MOdEllSiMulatiOnEn VOn tiEFEnErdwärMESOndEn anlaGEn an ...

Empfehlungen

Info

Vorwort 9RUZRUW Diese Diplomarbeit wurde im Rahmen der Forschungsgruppe Geothermik und Radiometrie am Institut für Geophysik der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich durchgeführt. Ich möchte an der ersten Stelle PD Dr. Th. Kohl für die anregende Aufgabestellung, die Übernahme des Referates und die Unterstützung während der ganzen Arbeit danken. Dr. Walter Eugster von Polydynamics Engineering Zürich möchte ich für die Verfügungsstellung der Messdaten der Tiefenerdwärmesonde TH1 Weggis und für die fachliche Unterstützung danken. Prof. Dr. L. Rybach danke ich für die kurzen aber sehr behilflichen Gespräche. Für die tägliche Unterstützung während der Arbeit danke ich B. Bucher und S. Maraini. S. Maraini muss ich auch für die sprachliche Korrektur des ganzen Textes danken. Ein grosses Dankeschön gebührt meinen Eltern, die mir während meines Studiums immer unterstützt haben. Zürich, Oktober 2000 Renzo Brenni MODELLSIMULATIONEN VON TIEFENERDWÄRMESONDEN-ANLAGEN AN DEN FALLBEISPIELEN WEGGIS UND MEDYAGUINO i
Zusammenfassung =XVDPPHQIDVVXQJ Die Simulation des Verfahrens von Tiefenerdwärmesonden mit dem Simulationsprogramm FRACTure ist das Hauptthema dieser Diplomarbeit. Man hat sich auf zwei unterschiedliche Anlagen konzentriert: die erste Anlage ist die Tiefenerdwärmesonde Weggis TH1. Diese koaxiale Sonde ist 2295 m tief und ist seit mehr als 6 Jahre in Betrieb. Die vorhandenen Messdaten (Eintritt- und Austrittstemperatur, Durchfluss, Elektrische Pumpenleistung, usw.) werden mit einer Abtastrate von einem Wert pro 10 Minuten auf einem Datalogger aufgezeichnet. Ein Teil dieses Förderrohres ist isoliert (0-1780 m Tiefe). Die zweite Analage ist noch nicht im Betrieb und wird im Bohrloch Medyaguino in der Nähe der Stadt Yaroslavl (Russland) geplant. Diese Bohrung ist 2250 m tief. Das Innenrohr wurde noch nicht eingebaut. Die gesamte Arbeit kann deshalb in zwei Teile strukturiert werden. Im HUVWHQ 7HLO wurden durch die Modellierungen Austrittstemperaturen erzeugt, die mit den gemessenen Austrittstemperaturen vergleicht werden. Es wurde zuerst mit gemittelten Daten von den ersten 2 Betriebsjahren gearbeitet, so dass man gute Anfangsbedingungen ohne grosse Zeitverluste für eine detailliertere Modellierung (1 Monat) erstellen konnte. Da man nach der ersten Simulation bemerkt hat, dass die berechneten Austrittstemperaturen zu hoch waren und dass diese einen völlig unterschiedlichen Verlauf aufgewiesen haben, hat man die Werte des Durchflusses pro Monat in der Sonde und des basalen Wärmeflusses geändert. Die darausfolgenden Berechnungen haben Austrittstemperaturen erzeugt, die durchschnittlich 1.5 °C grösser waren als die gemittelten Messdaten. Die detailliertere Modellierung über einen einzigen Monat führte jedenfalls wieder zu hohen Austrittstemperaturen und die Temperaturpeaks kurz nach der Aktivierung der Sonde waren beträchtlich höher. Um eine Erklärung dieser Peaks und um eine bessere Anpassung der Messdaten zu erreichen, wurde eine Sensitivitätsanalyse der wichtigsten Modellparameter durchgeführt. Die Resultate dieser Sensitivität haben gezeigt, dass die Form des Peaks hauptsächlich von der ang. Wärmeleitfähigkeit ¶ GHV LVROLHUWHQ 7HLOHV GHV )örderrohres abhängig ist. Die anderen Parameter haben überwiegend einen Einfluss auf das gesamte Niveau der Austrittstemperatur. Die schlussendliche Anpassung der Messdaten wurde mit einer 6-fach grösseren ang. Wärmeleitfähigkeit berechnet, d.h. es wurde angenommen, dass die Isolation des Förderrohres nicht so gut ist. Bei diesem ersten Teil der Arbeit hat man insbesondere zwei Probleme festgestellt: die geringe Konsistenz des Gitters auf horizontale Ausdehnungen und die Berechnung der ang. Wärmeleitfähigkeit des Innen- und Aussenrohres. Das erste Problem wurde bei der Zeichnung und der Überprüfung des Grundgitters für die Anlage in Russland gelöst. Das Grundgitter wurde nämlich in der x-Richtung 20 mal grösser gezeichnet (20000 m Ausdehnung). Im ]ZHLWHQ 7HLO wurden Austrittstemperaturen mit unterschiedlichen Eintrittstemperaturen, Durchflüssen und ang. Wärmeleitfähigkeiten des Innenrohres erzeugt. Die erzeugten Daten sollen das Wertespektrum der möglichen Austrittstemperaturen zusammenfassen. Diese Daten können als Hilfsmittel zur Planung und zur Optimierung der Anlage dienen. Es muss aber erwähnt werden, dass die Daten für die Wärmekapazität des umgebenden Gesteins, der Hinterfüllung und der Rohre und die Wärmeleitfähigkeit des Innen- und Aussenrohres geschätzt wurden, denn man hatte keine vernünftigen Daten zur Verfügung. MODELLSIMULATIONEN VON TIEFENERDWÄRMESONDEN-ANLAGEN AN DEN FALLBEISPIELEN WEGGIS UND MEDYAGUINO ii
Seite 1: 02'(//6,08/$7,21(1 921 7,()(1(5':b5
Seite 5 und 6: Inhaltverzeichnis ,QKDOWVYHU]HLFKQL
Seite 7 und 8: Inhaltverzeichnis ,, 6LPXODWLRQ GHU
Seite 9 und 10: I. Simulation der Tiefenerdwärmeso
Seite 53 und 54:
I. Simulation der Tiefenerdwärmeso
Seite 55 und 56:
Seite 57 und 58:
Seite 59 und 60:
Seite 61 und 62:
Seite 63 und 64:
Seite 65 und 66:
Seite 67 und 68:
II. Simulation der geplanten Tiefen
Seite 69 und 70:
Seite 71 und 72:
Seite 73 und 74:
Seite 75 und 76:
Seite 77 und 78:
Seite 79 und 80:
Seite 81 und 82:
Symbole 6\PEROH :LFKWLJH ,QGL]HV f
Seite 83 und 84:
Literaturverzeichnis KOHL T. (1992)
Seite 85 und 86:
Anhang 59 1 0 0 1 1 60 24 0 0 1 864
Seite 87 und 88:
Anhang 17193600 1 1 0 0 18835199 1
Seite 89 und 90:
Anhang 17193600 0.08857 1 0 0 18835
Seite 91 und 92:
Anhang 1 6.0E-01 6.0E-01 6.0E-01 41
Seite 93 und 94:
Anhang MODELLSIMULATIONEN VON TIEFE
Seite 95 und 96:
Anhang 73199 1 1 0 0 73200 1 1 0 0
Seite 97 und 98:
Anhang 2011800 1 1 0 0 2088599 1 1
Seite 99 und 100:
Anhang 0 0 0 0 6 2 2 2 1600000 1600
Alle anzeigen

MOdEllSiMulatiOnEn VOn tiEFEnErdwärMESOndEn anlaGEn an ...

Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.

Template löschen?

Als Template speichern?