Das Projekt Walldorf - HessenEnergie GmbH

Das Projekt Walldorf
Geothermische Erkundung und
Erschließung von Störungszonen
im nördlichsten Oberrheingraben
Eine Übersichtsdarstellung
Verfasst und zusammengestellt von Wolfgang Herr
EGE Everlasting Geo-Energies GmbH & Co. KG
Oberste Mühle 5, 34376 Immenhausen
Aktualisiert: Oktober 2006

Tektonische Übersicht
Rheinisches Schiefergebirge
Mitteldeutsche Schwelle
Saxothuringikum
Moldanubikum
Molasse-Becken
Alpen
Oberrheingraben:
Alter
Schollenbewegung
Geothermische Hotspots:
Oberrheingraben und
Molassebecken

Lage des Erlaubnisfeldes
Walldorf im Ballungsraum
Strom und Wärmeabsatz
grundsätzlich im Nahbereich
möglich
Wärmeabsatz besonders
interessant. Grundsätzlich
kommen, da im Prinzip zwei
Großunternehmen als
potenzielle Abnehmer der
Wärme in Frage kommen
Ungünstig sind die zahlreichen
konkurrierenden Ansprüche an
Flächennutzungen
Teilweise oder vollständiger
Ausschluss von Änderungen der
bestehenden Flächeninanspruchnahme
ist auch eine
Folge früherer politischer
Entscheidungen

Das Erdschwerefeld
Jüngere Sedimente im
Graben mit geringerer
Dichte führen zu einem
Schwere-Defizit.
Positive Schwereanomalien
am östlichen Grabenrand
durch Aufstieg von dichtem
Kristallingestein.
Steile Grabenrandstörungen
und tiefreichende Absenkung
im Westen
Auf der Ostseite geringere
Absenkung und möglicherweise
gestaffelter Abbruch
Keine Erkennung von
Details möglich, doch sind
Strukturen im Graben
erkennbar

Erdmagnetisches Feld
Das aeromagnetische Bild
lässt einige wichtige Ausdeutungen
zu:
Die westliche Grabenrandstörung
zeigt den lateralen
Versatz von geomagnetischen
Elementen
Die östliche Grabenrandstörung
zeigt keinen Horizontalversatz,
aber deutet
die Störung an.
Plutonische Gesteine sind
auch im Untergrund des
nördlichsten Oberrheingrabens
vorhanden und
reichen bis nach Frankfurt

Das Temperaturfeld in
2.000 m Tiefe
Lage des Gebietes Walldorf
Nächste Bohrungen stehen
im Gebiet Königstädten. Die
Temperaturen sind nicht veröffentlicht.
Sie wurden für die
Kartendarstellung aber als
Temperaturband angegeben.
Die Temperaturanomalie im
nördlichsten Oberrheingraben
sticht nicht sehr heraus.
Innerhalb des Farbfeldes
120-130° C interpoliert
ergeben sich ca. 122-123° C
Hohe Temperaturen im
Gebiet Rheinland-Pfalz /
Elsass sind bedingt durch
Anomalien Soultz-Ritterhoffen

Das Temperaturfeld in
3.000 m Tiefe
Lage des Gebietes Walldorf im
Temperaturfeld bei ca. 124°C:
das ist ein Temperaturplus von 9°
C gegenüber 2.000 m Tiefe.
Bohrungen im Bereich Königstädten:
interpoliert erhält man ca.
127° C, das ist ein Temperaturplus
von ca. 5-6° C gegenüber
2.000 m Tiefe.
Diese geringe Temperaturzunahme
über 1.000 m Tiefe ist im
Oberrheingraben wenig plausibel
Fixpunkte für die Erstellung der
Temperaturkarte für 3.000 m
Tiefe sind einige wenige Bohrungen,
die 3000 m Tiefe erreicht
haben:
Olm 1, Frankenthal 10, Soultz,
neuerdings hinzugekommen sind
die Bohrungen von Landau. Im
Übrigen müssen die Temperaturen
inter- und extrapoliert werden.

Das Temperaturfeld in
2000 m Tiefe, Hessen
Neue Karte des HLUG:
Temperaturmaximum im
Raum Königstädten nahe
der westlichen Randstörung
Es ist durch die Bohrungen
Königstädten 1 und
3 belegt
Temperaturfeld mit Ausstrahlung
in NE, E und
SE Richtung, bedingt
durch Geometrie der
Grabensohle
Tiefbohrungen: meist Ölund
Gasbohrungen
Störungen: Es erscheint
eine Ost-West-Störung
die zwischen Walldorf
und Mörfelden verläuft

Temperaturen im
Rheingraben in 2000 m Tiefe
mit Seismik-Linien
Temperaturmaximum im
Gebiet Königstädten
Rotliegend erbohrt
Konfiguration der Grabensohle
Seismik-Profile
Lage des Feldes Walldorf
Wichtige Störungszonen

Stratigraphie im Oberrheingraben
Geothermische Nutzbarkeit der
Gesteine
Tertiär:
Untergeordnet nutzbar. Meist niedrige
Temperaturen und geringe Ergiebigkeit
von Sand- und Kalkmergelstein
(Porenspeicher)
Obere Trias, Jura, Kreide:
Soweit abgelagert, vor dem Tertiär
wieder erodiert
Buntsandstein:
Nur im südlichen Teil des hessischen
Oberrheingrabens, geringmächtig
Rotliegendes:
300 - 1000 m mächtig, sandige und
vulkanische Lagen geeignet
(Kluftreservoire).
Kristallin:
Granit, Granodiorit, Gneis etc.: gut
geeignet (Störungszonen und HDR)

Jüngste Absenkung im
nördlichsten
Oberrheingraben
Mächtigkeit des Quartärs:
Holozäne und pleistozäne
Ablagerungen erreichen bis
über 150 m Mächtigkeit
Ausgeprägte Senke zwischen
Rüsselsheim / Trebur und
Pfungstadt
Am Grabenrand scharf einsetzende
Mächtigkeitszunahme
Relativ geringer Absenkungsbetrag
im Raum Walldorf
Schwelle zwischen westlicher
Untermain-Ebene und eigentlichem
Oberrheingraben
Walldorfer Horst, in etwa in
Ost-West Richtung verlaufend,
möglicherweise vom unterlagernden
Pluton stabilisiert

Seismik der 50er - Jahre
Zuschnitt der TK 25
Reflektor: Top Bunte
Niedernröderner Schichten,
d.h. etwa Top Oligzän
Das Oligozän wird im
Westen 900 m mächtig.
Am östlichen Grabenrand
wird das Oligozän sehr viel
gering mächtiger sein.
Auf dem Sprendlinger Horst
wird das Oligozän maximal
220 m mächtig.
Die Grabensohle fällt nach
Westen ein.
Das Rotliegende nimmt von
Osten nach Westen ebenfalls
zu. Auf der Höhe von
Dreieich ist es 250-300 m
mächtig, im westlichen
Grabenbereich evtl. bis über
1.000 m.

Erdmagnetisches
Feld im Bereich
Walldorf
Pluton in Horst- und
Grabenposition
(Granit, Granodiorit)
Teilung der Anomalie
in Nord-Süd-
Richtung an der
Grabenrandstörung
Ost-West verlaufendes
Element mit
magnetischer Struktur
im Pluton zusammenhängend?
Nordgrenze des
Kristallins am südlichen
Stadtrand von
Frankfurt ?

Photolineation im
Raum Walldorf
Drei unterschiedliche
Richtungen der Lineation
sind erkennbar:
Nord-Süd verlaufende:
(grabenrand-parallel)
NW-SE verlaufende:
Westteil des Feldes,
häufige Richtung im
Taunus und Schiefergebirge
Ost-West verlaufende:
eher ungewöhnlich für
den Rheingraben, hier
möglicherweise durch
besondere Position
bedingt (Umlenken von
Schollen am Widerlager
Rhenoherzynikum

Verlauf der Ost-West-
Störung, westlicher Teil
Versatz von Miozän (S)
gegen Pliozän (N) jeweils
unter Quartär
Profil 1 mit einer
Mächtigkeitszunahme
des Pliozäns von 0 auf
150 m legt Bruch nahe
Profil 2 zeigt ebenfalls
Miozän (S) und Pliozän
(N) doch ist die Mächtigkeit
des Pliozäns zu
gering, um den Nachweis
der Störung zu führen
Profil 3: es gelten die
Ausführungen für Profil 2

Verlauf der Ost-West
Störung, östlicher Teil
Alle Bohrungen südlich
der angenommenen
Störung trafen Miozän
unter Quartär an.
Alle Bohrungen nördlich
dieser Linie stellten
Pliozän unter Quartär fest.
Der indirekte Nachweis
des Bruches gelingt in
diesem Bereich nur mittels
der Profile IV und V.
Die Sprunghöhe liegt bei
ca. 110 resp. ca. 85 m.

Strukturen und
Restriktionen in
Übersicht
Möglichkeiten zum
Abteufen von Tiefbohrungen
Möglichkeiten für die
Nutzung von Kühlwasser
Erhöhte Temperaturen
im Gebiet
Frankfurt
Bohrungen in das
Kristallin
Verlauf der Profile
1 und 2

Drei Vorzugsstandorte
im Feld Walldorf
Gehspitzgelände
(östl. Grabenrandstörung)
Rostadt
(östl. Grabenrandstörung)
Terminal
(Ost-West-Störung)
Für eine geothermische
Wärmegewinnung für
Fraportkopmmt nur der
Standort „Terminal“ in
Frage

Mögliche Projektgebiete
im Detail
Gehspitzgelände:
gute Infrastruktur, gute
Lage zur östlichen Randstörung,
vorzugsweise
Stromerzeugung
Rostadt:
relativ gute Infrastruktur gut
e Lage zur östlichen Randstörung,
vorzugsweise
Stromerzeugeung
Terminal:
ausgezeichnete Infrastruktur,
gute Lage zur Ost-
West-Struktur, vorzugsweise
Wärmeerzeugung

Das Gehspitzgelände
Gute Infrastruktur
Immisionsschutz – rechtlich
wenig problematisch
Gut zur Struktur positioniert
Vorzugsweise für die
Stromerzeugung geeignet
Es besteht die technische
Möglichkeit, Wärme zu
erzeugen und in das
Fernwärmenetz Frankfurt
einzuspeisen

Die Rostadt
Im westlichen Teil günstige
Lage zur Struktur
Infrastruktur noch
vergleichweise gut
Vorzugsweise für die
Stromerzeugung geeignet,
kein nennenswerter
Wärmemarkt im Raum
Langen

Gebiet „Terminal“
Sehr gute Infrastruktur
Immisionsschutzrechtlich
wenig problematisch
Gut zur Ost-West-Struktur
positioniert
Vorzugsweise für die Wärmeerzeugung
geeignet
Das besondere Element:
Ein nicht mehr genutztes
Betonbecken des alten
US-Klärwerkes mit ca.
4.000 m³ Volumen

Lokation Terminal
(möglicher Bonus)
Außer Betrieb:
Betonbecken mit ca.
4.000 m³ Volumen
Nutzung möglich für:
Auskühlung, Test der
Injektivität, Stimula-tion,
Zirkulation etc.

Geologisches Ost-West
Profil 1- 1‘
Sprendlinger Horst mit
geringer Rotliegendüberdeckung
Zunahme der
Tertiärmächtigkeit in
Richtung Westen
Zunahme der
Rotliegendmächtigkeit in
Richtung Westen
Kristallines Basement
Mögliche Reservoirtypen

Geologisches Nord-
Süd Profil 2 - 2‘
- Walldorfer Horst bzw.
- Walldorfer Schwelle
- Kelsterb. Tiefscholle
- Nidda-Graben
- Kristallines Basement
- Reservoirtypen

Ziel des Projektes Fraport
Grundlastversorgung für den zukünftigen Terminal 3
Bereitstellung von = 25 MW/h
Triplette: 2 Förder- und 1 Injektionsbohrung
Förderleistung: 2 x 50 l mit 125° C Kopftemperatur (33 MW brutto / 30 MW netto)
Bohrtiefe: ca. 2.500 m
Auslastungsgrad: ca. 70 %
Kosten: ca. 20 Millionen Euro (rein thermische Variante)
Die geothermische Stromerzeugung ist damit nicht aus der Diskussion. Eine Anlage,
die aber Strom und Wärme erzeugen soll, braucht erheblich höhere Thermalwassertemperaturen
und damit größere Bohrtiefen. Dies führt, in Verbindung mit den zusätzlich
notwendig werdenden Anlagenkomponenten, zu höheren Investitionen. Für
die geothermische Stromerzeugungstriplette incl. Wärmeauskopplung rechnen wir
mit Kosten von ca. 31 Millionen Euro.

Zur Wirtschaftlichkeit der Wärmeerzeugung
Investment für die Wärmeerzeugungsanlage: ca. 20 Mio. Euro
Faustregel für die Abschätzung der Wirtschaftlichkeit:
Summe der jährlichen Betriebskosten (0,6 Mio. Euro)
plus 15 % der Investmentsumme (3,0 Mio. Euro)
sollen gleich oder kleiner als die jährlichen Einnahmen sein.
Anders ausgedrückt: die Einnahmen sollen mindestens 3,6 Millionen Euro betragen.
Da die erzeugte Wärme nicht verkauft wird, müssen die jährlichen Kosten des
Wärmebezuges von dritter Seite, die durch die geothermische Wärmeerzeugung
eingespart werden, mit der vorgenannten Summe verglichen werden. Sie liegen
höher. Mehr dürfen wir nicht verraten.
Bei bei 70 % Auslastung der Anlage werden jährlich ca. 185 Mio. kWh (thermisch)
erzeugt. Die Erzeugungskosten stellen sich zu Beginn auf etwa 2 Cent/kWh.
Nach der Amortisation der Anlage ist auch bei einem erhöhten Wartungs- und
Reparaturaufwand (Betriebskosten ca. 0,9 Mio. Euro / a) mit sehr günstigen
Wärmeerzeugungskosten von 0,5 – 0,7 Cent/kWh zu rechnen

Das Projekt Walldorf
Geothermische Erkundung und
Erschließung von Störungszonen
im nördlichsten Oberrheingraben
Ich danke für Ihre Aufmerksamkeit
und bitte um Fragen