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Erhöhung des Energieertrages eines Untertägig Geschlossenen Geothermischen Wärmetauschers durch die Verwendung geeigneter wärmeleitender Zementrezepturen. Online Ressource
Schmid, Stefan Peter
Berlin (Deutschland)
Selbstverlag
2005, 201 S., Abb., Tab., Lit.
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[Quelle: http://d-nb.info]
Bisherige Systeme zur Stromerzeugung aus Geothermie weisen eine hohe Abhängigkeit von günstigen geologischen Standorten auf. Um diesem und weiteren Nachteilen zu begegnen, wird ein Untertägig Geschlossener Geothermischer Wärmetauscher, kurz UGGW, vorgeschlagen, bestehend aus zwei vertikalen Bohrungen und einer horizontalen Verbindungsbohrung. Dieses System wird komplett verrohrt, und die Verrohrung wird durch einen Zementmantel mit dem Gebirge verbunden. Entsprechend kommt der Wärmeleitfähigkeit dieses Zementmantels eine hohe Bedeutung zu. Simulationen des Energieertrages für eine angenommene Modellbohrung ergaben, dass durch eine Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit des Zementmantels von 1 auf 2 W/mK die Energieausbeute um fast 5 % gesteigert werden kann. Neben der Wärmeleitfähigkeit gilt es beim Entwurf von neuen Zementrezepturen aber auch andere Aspekte zu berücksichtigen: Eine vollständige Verdrängung der Spülung und ein ausreichendes Feststofftragvermögen sind sicherzustellen. Des weiteren muss verhindert werden, dass beim Verpumpen das Gebirge aufreißt und die Zementsuspension in das Gebirge abfließt. Bei diesen Aspekten spielen die Dichte der Bohrspülung, die Dichte der Zementsuspension sowie die Fliesseigenschaften eine zentrale Rolle, wie Literaturstudien sowie Berechnungen mit einem Zementationsprogramm ergaben. Einen weiteren wichtigen Aspekt stellen die Festigkeitseigenschaften des Zementmantels dar, um die Stabilität des Bohrloches langfristig zu gewährleisten. Ein Versuchsprogramm mit mehreren möglichen Zuschlagstoffen zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit unter atmosphärischen Bedingungen ergab, dass Grafit und Siliziumcarbid die günstigsten Eigenschaften aufweisen. Mit diesen beiden Zuschlagstoffen wurden weitere Optimierungen sowie Ringraum-Zementationsversuche unter atmosphärischen Bedingungen und Konsistometerversuche unter In-Situ-Druck- und Temperaturbedingungen durchgeführt.
Stromerzeugung, Geothermie, Wärmetauscher, Bohrung, Rohrleitung(erdverlegt), Ummantelung, Zementsuspension, Suspension, Wärmeleitfähigkeit, Fließeigenschaft, Festigkeit, Verbesserungsmaßnahme, Rezeptur, Zuschlagstoff, Grafit, Siliciumcarbid, power generation, geothermal, heat exchanger, drilling, piping(underground), jacketing, cement suspension, suspension, thermal conductivity, flow characteristic, strength, improvement measure, dispensary, aggregate, graphite,
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