Das Projekt Walldorf - HessenEnergie GmbH
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<strong>Das</strong> <strong>Projekt</strong> <strong>Walldorf</strong><br />
Geothermische Erkundung und<br />
Erschließung von Störungszonen<br />
im nördlichsten Oberrheingraben<br />
Eine Übersichtsdarstellung<br />
Verfasst und zusammengestellt von Wolfgang Herr<br />
EGE Everlasting Geo-Energies <strong>GmbH</strong> & Co. KG<br />
Oberste Mühle 5, 34376 Immenhausen<br />
Aktualisiert: Oktober 2006
Tektonische Übersicht<br />
Rheinisches Schiefergebirge<br />
Mitteldeutsche Schwelle<br />
Saxothuringikum<br />
Moldanubikum<br />
Molasse-Becken<br />
Alpen<br />
Oberrheingraben:<br />
Alter<br />
Schollenbewegung<br />
Geothermische Hotspots:<br />
Oberrheingraben und<br />
Molassebecken
Lage des Erlaubnisfeldes<br />
<strong>Walldorf</strong> im Ballungsraum<br />
Strom und Wärmeabsatz<br />
grundsätzlich im Nahbereich<br />
möglich<br />
Wärmeabsatz besonders<br />
interessant. Grundsätzlich<br />
kommen, da im Prinzip zwei<br />
Großunternehmen als<br />
potenzielle Abnehmer der<br />
Wärme in Frage kommen<br />
Ungünstig sind die zahlreichen<br />
konkurrierenden Ansprüche an<br />
Flächennutzungen<br />
Teilweise oder vollständiger<br />
Ausschluss von Änderungen der<br />
bestehenden Flächeninanspruchnahme<br />
ist auch eine<br />
Folge früherer politischer<br />
Entscheidungen
<strong>Das</strong> Erdschwerefeld<br />
Jüngere Sedimente im<br />
Graben mit geringerer<br />
Dichte führen zu einem<br />
Schwere-Defizit.<br />
Positive Schwereanomalien<br />
am östlichen Grabenrand<br />
durch Aufstieg von dichtem<br />
Kristallingestein.<br />
Steile Grabenrandstörungen<br />
und tiefreichende Absenkung<br />
im Westen<br />
Auf der Ostseite geringere<br />
Absenkung und möglicherweise<br />
gestaffelter Abbruch<br />
Keine Erkennung von<br />
Details möglich, doch sind<br />
Strukturen im Graben<br />
erkennbar
Erdmagnetisches Feld<br />
<strong>Das</strong> aeromagnetische Bild<br />
lässt einige wichtige Ausdeutungen<br />
zu:<br />
Die westliche Grabenrandstörung<br />
zeigt den lateralen<br />
Versatz von geomagnetischen<br />
Elementen<br />
Die östliche Grabenrandstörung<br />
zeigt keinen Horizontalversatz,<br />
aber deutet<br />
die Störung an.<br />
Plutonische Gesteine sind<br />
auch im Untergrund des<br />
nördlichsten Oberrheingrabens<br />
vorhanden und<br />
reichen bis nach Frankfurt
<strong>Das</strong> Temperaturfeld in<br />
2.000 m Tiefe<br />
Lage des Gebietes <strong>Walldorf</strong><br />
Nächste Bohrungen stehen<br />
im Gebiet Königstädten. Die<br />
Temperaturen sind nicht veröffentlicht.<br />
Sie wurden für die<br />
Kartendarstellung aber als<br />
Temperaturband angegeben.<br />
Die Temperaturanomalie im<br />
nördlichsten Oberrheingraben<br />
sticht nicht sehr heraus.<br />
Innerhalb des Farbfeldes<br />
120-130° C interpoliert<br />
ergeben sich ca. 122-123° C<br />
Hohe Temperaturen im<br />
Gebiet Rheinland-Pfalz /<br />
Elsass sind bedingt durch<br />
Anomalien Soultz-Ritterhoffen
<strong>Das</strong> Temperaturfeld in<br />
3.000 m Tiefe<br />
Lage des Gebietes <strong>Walldorf</strong> im<br />
Temperaturfeld bei ca. 124°C:<br />
das ist ein Temperaturplus von 9°<br />
C gegenüber 2.000 m Tiefe.<br />
Bohrungen im Bereich Königstädten:<br />
interpoliert erhält man ca.<br />
127° C, das ist ein Temperaturplus<br />
von ca. 5-6° C gegenüber<br />
2.000 m Tiefe.<br />
Diese geringe Temperaturzunahme<br />
über 1.000 m Tiefe ist im<br />
Oberrheingraben wenig plausibel<br />
Fixpunkte für die Erstellung der<br />
Temperaturkarte für 3.000 m<br />
Tiefe sind einige wenige Bohrungen,<br />
die 3000 m Tiefe erreicht<br />
haben:<br />
Olm 1, Frankenthal 10, Soultz,<br />
neuerdings hinzugekommen sind<br />
die Bohrungen von Landau. Im<br />
Übrigen müssen die Temperaturen<br />
inter- und extrapoliert werden.
<strong>Das</strong> Temperaturfeld in<br />
2000 m Tiefe, Hessen<br />
Neue Karte des HLUG:<br />
Temperaturmaximum im<br />
Raum Königstädten nahe<br />
der westlichen Randstörung<br />
Es ist durch die Bohrungen<br />
Königstädten 1 und<br />
3 belegt<br />
Temperaturfeld mit Ausstrahlung<br />
in NE, E und<br />
SE Richtung, bedingt<br />
durch Geometrie der<br />
Grabensohle<br />
Tiefbohrungen: meist Ölund<br />
Gasbohrungen<br />
Störungen: Es erscheint<br />
eine Ost-West-Störung<br />
die zwischen <strong>Walldorf</strong><br />
und Mörfelden verläuft
Temperaturen im<br />
Rheingraben in 2000 m Tiefe<br />
mit Seismik-Linien<br />
Temperaturmaximum im<br />
Gebiet Königstädten<br />
Rotliegend erbohrt<br />
Konfiguration der Grabensohle<br />
Seismik-Profile<br />
Lage des Feldes <strong>Walldorf</strong><br />
Wichtige Störungszonen
Stratigraphie im Oberrheingraben<br />
Geothermische Nutzbarkeit der<br />
Gesteine<br />
Tertiär:<br />
Untergeordnet nutzbar. Meist niedrige<br />
Temperaturen und geringe Ergiebigkeit<br />
von Sand- und Kalkmergelstein<br />
(Porenspeicher)<br />
Obere Trias, Jura, Kreide:<br />
Soweit abgelagert, vor dem Tertiär<br />
wieder erodiert<br />
Buntsandstein:<br />
Nur im südlichen Teil des hessischen<br />
Oberrheingrabens, geringmächtig<br />
Rotliegendes:<br />
300 - 1000 m mächtig, sandige und<br />
vulkanische Lagen geeignet<br />
(Kluftreservoire).<br />
Kristallin:<br />
Granit, Granodiorit, Gneis etc.: gut<br />
geeignet (Störungszonen und HDR)
Jüngste Absenkung im<br />
nördlichsten<br />
Oberrheingraben<br />
Mächtigkeit des Quartärs:<br />
Holozäne und pleistozäne<br />
Ablagerungen erreichen bis<br />
über 150 m Mächtigkeit<br />
Ausgeprägte Senke zwischen<br />
Rüsselsheim / Trebur und<br />
Pfungstadt<br />
Am Grabenrand scharf einsetzende<br />
Mächtigkeitszunahme<br />
Relativ geringer Absenkungsbetrag<br />
im Raum <strong>Walldorf</strong><br />
Schwelle zwischen westlicher<br />
Untermain-Ebene und eigentlichem<br />
Oberrheingraben<br />
<strong>Walldorf</strong>er Horst, in etwa in<br />
Ost-West Richtung verlaufend,<br />
möglicherweise vom unterlagernden<br />
Pluton stabilisiert
Seismik der 50er - Jahre<br />
Zuschnitt der TK 25<br />
Reflektor: Top Bunte<br />
Niedernröderner Schichten,<br />
d.h. etwa Top Oligzän<br />
<strong>Das</strong> Oligozän wird im<br />
Westen 900 m mächtig.<br />
Am östlichen Grabenrand<br />
wird das Oligozän sehr viel<br />
gering mächtiger sein.<br />
Auf dem Sprendlinger Horst<br />
wird das Oligozän maximal<br />
220 m mächtig.<br />
Die Grabensohle fällt nach<br />
Westen ein.<br />
<strong>Das</strong> Rotliegende nimmt von<br />
Osten nach Westen ebenfalls<br />
zu. Auf der Höhe von<br />
Dreieich ist es 250-300 m<br />
mächtig, im westlichen<br />
Grabenbereich evtl. bis über<br />
1.000 m.
Erdmagnetisches<br />
Feld im Bereich<br />
<strong>Walldorf</strong><br />
Pluton in Horst- und<br />
Grabenposition<br />
(Granit, Granodiorit)<br />
Teilung der Anomalie<br />
in Nord-Süd-<br />
Richtung an der<br />
Grabenrandstörung<br />
Ost-West verlaufendes<br />
Element mit<br />
magnetischer Struktur<br />
im Pluton zusammenhängend?<br />
Nordgrenze des<br />
Kristallins am südlichen<br />
Stadtrand von<br />
Frankfurt ?
Photolineation im<br />
Raum <strong>Walldorf</strong><br />
Drei unterschiedliche<br />
Richtungen der Lineation<br />
sind erkennbar:<br />
Nord-Süd verlaufende:<br />
(grabenrand-parallel)<br />
NW-SE verlaufende:<br />
Westteil des Feldes,<br />
häufige Richtung im<br />
Taunus und Schiefergebirge<br />
Ost-West verlaufende:<br />
eher ungewöhnlich für<br />
den Rheingraben, hier<br />
möglicherweise durch<br />
besondere Position<br />
bedingt (Umlenken von<br />
Schollen am Widerlager<br />
Rhenoherzynikum
Verlauf der Ost-West-<br />
Störung, westlicher Teil<br />
Versatz von Miozän (S)<br />
gegen Pliozän (N) jeweils<br />
unter Quartär<br />
Profil 1 mit einer<br />
Mächtigkeitszunahme<br />
des Pliozäns von 0 auf<br />
150 m legt Bruch nahe<br />
Profil 2 zeigt ebenfalls<br />
Miozän (S) und Pliozän<br />
(N) doch ist die Mächtigkeit<br />
des Pliozäns zu<br />
gering, um den Nachweis<br />
der Störung zu führen<br />
Profil 3: es gelten die<br />
Ausführungen für Profil 2
Verlauf der Ost-West<br />
Störung, östlicher Teil<br />
Alle Bohrungen südlich<br />
der angenommenen<br />
Störung trafen Miozän<br />
unter Quartär an.<br />
Alle Bohrungen nördlich<br />
dieser Linie stellten<br />
Pliozän unter Quartär fest.<br />
Der indirekte Nachweis<br />
des Bruches gelingt in<br />
diesem Bereich nur mittels<br />
der Profile IV und V.<br />
Die Sprunghöhe liegt bei<br />
ca. 110 resp. ca. 85 m.
Strukturen und<br />
Restriktionen in<br />
Übersicht<br />
Möglichkeiten zum<br />
Abteufen von Tiefbohrungen<br />
Möglichkeiten für die<br />
Nutzung von Kühlwasser<br />
Erhöhte Temperaturen<br />
im Gebiet<br />
Frankfurt<br />
Bohrungen in das<br />
Kristallin<br />
Verlauf der Profile<br />
1 und 2
Drei Vorzugsstandorte<br />
im Feld <strong>Walldorf</strong><br />
Gehspitzgelände<br />
(östl. Grabenrandstörung)<br />
Rostadt<br />
(östl. Grabenrandstörung)<br />
Terminal<br />
(Ost-West-Störung)<br />
Für eine geothermische<br />
Wärmegewinnung für<br />
Fraportkopmmt nur der<br />
Standort „Terminal“ in<br />
Frage
Mögliche <strong>Projekt</strong>gebiete<br />
im Detail<br />
Gehspitzgelände:<br />
gute Infrastruktur, gute<br />
Lage zur östlichen Randstörung,<br />
vorzugsweise<br />
Stromerzeugung<br />
Rostadt:<br />
relativ gute Infrastruktur gut<br />
e Lage zur östlichen Randstörung,<br />
vorzugsweise<br />
Stromerzeugeung<br />
Terminal:<br />
ausgezeichnete Infrastruktur,<br />
gute Lage zur Ost-<br />
West-Struktur, vorzugsweise<br />
Wärmeerzeugung
<strong>Das</strong> Gehspitzgelände<br />
Gute Infrastruktur<br />
Immisionsschutz – rechtlich<br />
wenig problematisch<br />
Gut zur Struktur positioniert<br />
Vorzugsweise für die<br />
Stromerzeugung geeignet<br />
Es besteht die technische<br />
Möglichkeit, Wärme zu<br />
erzeugen und in das<br />
Fernwärmenetz Frankfurt<br />
einzuspeisen
Die Rostadt<br />
Im westlichen Teil günstige<br />
Lage zur Struktur<br />
Infrastruktur noch<br />
vergleichweise gut<br />
Vorzugsweise für die<br />
Stromerzeugung geeignet,<br />
kein nennenswerter<br />
Wärmemarkt im Raum<br />
Langen
Gebiet „Terminal“<br />
Sehr gute Infrastruktur<br />
Immisionsschutzrechtlich<br />
wenig problematisch<br />
Gut zur Ost-West-Struktur<br />
positioniert<br />
Vorzugsweise für die Wärmeerzeugung<br />
geeignet<br />
<strong>Das</strong> besondere Element:<br />
Ein nicht mehr genutztes<br />
Betonbecken des alten<br />
US-Klärwerkes mit ca.<br />
4.000 m³ Volumen
Lokation Terminal<br />
(möglicher Bonus)<br />
Außer Betrieb:<br />
Betonbecken mit ca.<br />
4.000 m³ Volumen<br />
Nutzung möglich für:<br />
Auskühlung, Test der<br />
Injektivität, Stimula-tion,<br />
Zirkulation etc.
Geologisches Ost-West<br />
Profil 1- 1‘<br />
Sprendlinger Horst mit<br />
geringer Rotliegendüberdeckung<br />
Zunahme der<br />
Tertiärmächtigkeit in<br />
Richtung Westen<br />
Zunahme der<br />
Rotliegendmächtigkeit in<br />
Richtung Westen<br />
Kristallines Basement<br />
Mögliche Reservoirtypen
Geologisches Nord-<br />
Süd Profil 2 - 2‘<br />
- <strong>Walldorf</strong>er Horst bzw.<br />
- <strong>Walldorf</strong>er Schwelle<br />
- Kelsterb. Tiefscholle<br />
- Nidda-Graben<br />
- Kristallines Basement<br />
- Reservoirtypen
Ziel des <strong>Projekt</strong>es Fraport<br />
Grundlastversorgung für den zukünftigen Terminal 3<br />
Bereitstellung von = 25 MW/h<br />
Triplette: 2 Förder- und 1 Injektionsbohrung<br />
Förderleistung: 2 x 50 l mit 125° C Kopftemperatur (33 MW brutto / 30 MW netto)<br />
Bohrtiefe: ca. 2.500 m<br />
Auslastungsgrad: ca. 70 %<br />
Kosten: ca. 20 Millionen Euro (rein thermische Variante)<br />
Die geothermische Stromerzeugung ist damit nicht aus der Diskussion. Eine Anlage,<br />
die aber Strom und Wärme erzeugen soll, braucht erheblich höhere Thermalwassertemperaturen<br />
und damit größere Bohrtiefen. Dies führt, in Verbindung mit den zusätzlich<br />
notwendig werdenden Anlagenkomponenten, zu höheren Investitionen. Für<br />
die geothermische Stromerzeugungstriplette incl. Wärmeauskopplung rechnen wir<br />
mit Kosten von ca. 31 Millionen Euro.
Zur Wirtschaftlichkeit der Wärmeerzeugung<br />
Investment für die Wärmeerzeugungsanlage: ca. 20 Mio. Euro<br />
Faustregel für die Abschätzung der Wirtschaftlichkeit:<br />
Summe der jährlichen Betriebskosten (0,6 Mio. Euro)<br />
plus 15 % der Investmentsumme (3,0 Mio. Euro)<br />
sollen gleich oder kleiner als die jährlichen Einnahmen sein.<br />
Anders ausgedrückt: die Einnahmen sollen mindestens 3,6 Millionen Euro betragen.<br />
Da die erzeugte Wärme nicht verkauft wird, müssen die jährlichen Kosten des<br />
Wärmebezuges von dritter Seite, die durch die geothermische Wärmeerzeugung<br />
eingespart werden, mit der vorgenannten Summe verglichen werden. Sie liegen<br />
höher. Mehr dürfen wir nicht verraten.<br />
Bei bei 70 % Auslastung der Anlage werden jährlich ca. 185 Mio. kWh (thermisch)<br />
erzeugt. Die Erzeugungskosten stellen sich zu Beginn auf etwa 2 Cent/kWh.<br />
Nach der Amortisation der Anlage ist auch bei einem erhöhten Wartungs- und<br />
Reparaturaufwand (Betriebskosten ca. 0,9 Mio. Euro / a) mit sehr günstigen<br />
Wärmeerzeugungskosten von 0,5 – 0,7 Cent/kWh zu rechnen
<strong>Das</strong> <strong>Projekt</strong> <strong>Walldorf</strong><br />
Geothermische Erkundung und<br />
Erschließung von Störungszonen<br />
im nördlichsten Oberrheingraben<br />
Ich danke für Ihre Aufmerksamkeit<br />
und bitte um Fragen