Anhydritzementation

 

Fluid-Matrix-Wechselwirkung

Ansprechpartner

TU Hamburg-Harburg
M. Kühn
W. Schneider

Entwicklung und Anwendung eines benutzerfreundlichen geochemisch-hydrothermodynamischen Modells

Die geothermische Nutzung geeigneter Aquifere stellt einen Eingriff in das eng gekoppelte System von Gesteinsmatrix und strömendem Wasserkörper sowie der zugehörigen Stoff- und Energiebilanz dar. Im Hinblick auf die Betriebsdauer einer geothermischen Heizanlage ist eine langfristige Abschätzung der hydraulischen, thermischen und mechanischen Randbedingungen des Aquifers notwendig. Aus diesem Grund wurde ein geochemisch-hydrothermodynamisches Modell entwickelt, welches die zu erwartenden Systemveränderungen basierend auf mathematisch-numerischen Methoden bestimmt. Das Modell wird für Sensitivitätsanalysen und Parameterstudien genutzt, um die Eignung geothermisch genutzter Aquifere und die Auslegung geothermischer Anlagen festzulegen.

 

Abb.1: Mit Hilfe der Pitzer-Koeffizienten berechnete Löslichkeiten von Anhydrit in NaCl-Lösungen (Linien) im Vergleich zu experimentellen Werten von Blount und Dickson (1969), Bock (1961) und dem Flutexperiment an einem anhydrithaltigen Sandsteinkern (Meyn und Lajcsak, 1999).

Grundlage der Entwicklung ist das geothermische Simulationsprogramm SHEMAT (BARTELS et al., 2000), das Strömung und Wärmetransport dreidimensional nachbildet. Das Programm wurde mit einem geochemischen Speziationsmodul ausgestattet, das auf dem Programm PHRQPITZ (PLUMMER et al., 1988) basiert, um Auflösung und Fällung von Primär- und Sekundärmineralen mit einzubeziehen. Ziel dieses Teilprojekts war es, die Auswirkung fällungsbedingter Permeabilitätsveränderungen auf Strömung, Stoff- und Wärmetransport in genutzten Grundwasserspeichern zu berechnen.

Für das erweiterte Programm wurde eine grafische Benutzeroberfläche entwickelt. Mit Hilfe der Windows-Oberfläche ist man nun in der Lage, Modelle schnell und sicher aufzubauen, um sie dann mit SHEMAT berechnen zu können.