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I. Simulation der Tiefenerdwärmesonde Weggis TH1 mit FRACTure
6FKOXVVIROJHUXQJHQ
Beim ersten Teil dieser Arbeit hat man zuerst versucht, die gemittelten Werte (1 Wert pro
Monat) der Simulation und der Messdaten über 2 Jahre zu vergleichen. Am Ende dieser
Modellierung wurden entsprechende Anfangsbedingungen für eine detailliertere
Modellierung erstellt. Bei der ersten Simulation der Modellierung 1 wurden aber zu hohe
Austrittstemperaturen im Vergleich zu den vorhandenen Messwerten erzeugt. Man war mit
diesen Berechnungen nicht zufrieden und aus diesem Grund hat man an mögliche
Verbesserungen gedacht. Es wurde zuerst eine bessere Berechnung der Durchflüsse
durchgeführt, so dass man im Input.dat-File für jeden Monat die genaue Durchflussrate
angeben könnte, dies führte aber zu keinen grosse Verbesserungen der simulierten Daten.
Die simulierten Austrittstemperaturen waren immer um 8 °C grösser. Bevor man mit der
dritten Simulation der Modellierung 1 startete, wurde die Formationstemperatur bei 2133 m
(tiefster Wert bei den Bohrloch-Messdaten) kontrolliert. Es wurde festgestellt, dass diese im
Modell fast 20 °C zu hoch war. Es folgte eine Anpassung des basalen Wärmeflusses auf
0.07 W/m 2 . Die simulierten Daten waren dann noch ungefähr 1.5 °C grösser.
Danach hat man die detailliertere Modellierung gestartet. Die erste Simulation der
Modellierung 2 führte wieder zu höheren Werten als den gemessenen Austrittstemperaturen.
Die berechneten Daten haben ausserdem höhere Temperaturpeaks kurz nach der
Sondenaktivierung. Um diese Peaks zu untersuchen wurde eine Sensitivitätsanalyse
durchgeführt. Aus dieser wurde festgestellt, dass die Prägung dieser Peaks vor allem von der
angepassten Wärmeleitfähigkeit ¶ GHV LVROLHUWHQ 7HLOHV GHV )örderrohrs abhängig ist. Die
thermischen Materialeigenschaften des nicht isolierten Teiles des Förderrohres haben keinen
fühlbaren Einfluss auf die AustrittstempeUDWXUHQ 'LH ¶ GHV $XVVHQURKUHV XQG GLH
Wärmeleitfähigkeit des umgebenden Gesteins hingegen haben einen Einfluss auf das
gesamte Niveau der Austrittstemperaturen, aber nicht auf die Temperaturpeaks.
Mit einer 6-fachen Vergrösserung der angepassten Wärmeleitfähigkeit des isolierten
Förderrohres wurde eine befriedigende Korrelation zwischen Simulationsdaten und
Messdaten erreicht. Dies bedeutet, dass die Isolation des Förderrohr möglicherweise nicht
so gut wie erwartet ist. Man muss dazu noch erwähnen, dass es versucht wurde, den
Einfluss der Muffen im isolierten Förderrohr zu simulieren. Es zeigte sich jedoch, dass die
Muffen fast keinen Einfluss auf die Austrittstemperaturen haben. Die Quantifizierung der
Muffeneinfluss bleibt auch nach diesen Berechnungen noch schwierig.
Als Hinweis für die nächsten Untersuchungen sollte die Wärmestrahlung noch erwähnt
werden. Die Wärmestrahlung könnte nämlich bei den dortigen tiefen ZLH ] % LP )DOO GHU
Luft) eine wichtige Rolle spielen.
Um eine bessere Korrelation mit den Messdaten zu erreichen, sollte man noch zusätzlich
mehrere Durchfluss-Niveaus feststellen (im Fall des Monats Mai 96 wären z.B. drei: 0, 0.7
und 0.9 m/s). Bei der Modellierung 2 wurde für jede Aktivitätsperiode der Sonde anstelle
dieser fixen Niveaus ein Mittelwert des Durchflusses erstellt. Mit einer solchen
Modellierung kann eine Durchflusserhöhung während der Aktivitätsperiode nicht simuliert
werden.
Was noch sinnvoll wäre, wäre die Unterteilung des umgebenden Gesteins in Schichten (mit
Mächtigkeiten grösser als 100 m) mit unterschiedlichen Materialeigenschaften, so dass am
Ende z.B. 10 verschiedenen Schichten modelliert werden, die eine bessere
Temperaturverteilung im Untergrund wiedergeben können. Die Berechnung eines
Mittelwertes der Gesteinseigenschaften über die ganze Modelltiefe kann nämlich die
Temperaturverteilung im Untergrund nur approximativ wiederspiegeln.
MODELLSIMULATIONEN VON TIEFENERDWÄRMESONDEN-ANLAGEN AN DEN FALLBEISPIELEN WEGGIS UND
MEDYAGUINO
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