Schlüsselwörter
(Deutsch)
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TP0069;F-Geothermie
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Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Update der Software SwEWS (zur Auslegung von Erdwärmesonden) mit neuen Daten, Korrektur bekannter Fehler und Anpassung auf Access 2000.
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Schlussbericht
(Deutsch)
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Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die geothermischen Eigenschaften Wärmeleitfähigkeit, spezifische Wärmekapazität sowie die Dichte für typische Gesteine des Schweizer Molassebeckens flächendeckend bereitzustellen (Tiefenbereich 0-500 m). In einem Parallelprojekt wird zudem das PCWerkzeug SwEWS entwickelt, das die Auswertung der Daten für die direkte Anwendung in der Praxis erlaubt (Leu et al. 2006). Der eingeschlagene Lösungsweg umfasst folgende Arbeitsschritte: Entwicklung einer Messapparatur für die Wärmekapazität, Labormessungen der geothermischen Eigenschaften an Gesteinsproben, Berechnung der geothermischen Parameter mit geophysikalischen Bohrlogs und statistische Auswertung der neuen Daten. Am Institut für Geophysik (ETH-Zürich) konnte eine neue Messapparatur für die Wärmekapazität entwickelt werden. Nach erfolgreicher Kalibration unter Mithilfe von anderen Labors wurde die Messvorrichtung direkt im Rahmen des Projekts eingesetzt. Im Anschluss an eine umfangreiche Beprobung von Tiefbohrungen im Untersuchungsgebiet (Fig. 1) konnten 282 konsistente Datensätze mit geothermischen Eigenschaften gemessen werden. Diese Labordaten erlaubten anschliessend die Kalibration von Berechnungsmethoden zur Ableitung der Wärmeleitfähigkeit von Sonic-Logdaten und der Wärmekapazität vom Dichte-Log. Damit konnten 374 weitere Datenpunkte generiert werden. Bei der Überarbeitung der Datenbank (2006) wurden neue Daten (6 Lokalitäten im Grossraum Zentralschweiz-Nordschweiz) integriert und bestehende Fehler korrigiert. Gleichzeitig wurde auch die Software überarbeitet (SwEWS Version 2.0, Leu et al 2006), wobei die Benutzerfreundlichkeit verbessert und die Kompatibilität mit den heutigen Betriebssystemen neu programmiert wurde. Die resultierende Gesamtdatenbank (Anhang 4) umfasst geothermische Eigenschaften für 74 verschiedene Lokalitäten im Schweizerischen Mittelland. Die Daten charakterisieren die sechs typischen Hauptgesteinsarten in den drei Molassegruppen Obere Süsswassermolasse (OSM), Obere Meeresmolasse (OMM) und Untere Süsswassermolasse. Die statistische Auswertung aller Daten demonstriert, dass sich die geothermischen Eigenschaften in Abhängigkeit vom Typ und Alter der Gesteine sowie der Lage im Molassebecken deutlich unterscheiden. Die mittlere Gesteinsdichte variiert für die verschiedenen Molasse- oder Lithologiegruppen im Bereich von 2420 bis 2623 kg/m3 (Standardabweichung ±2-12%), die Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 2.25 bis 3.14 W/m/K (±6-25%) und die spezifische Wärmekapazität im Bereich von 864 bis 1037 J/kg/K (±3- 16%). Mit zunehmender Distanz vom Alpennordrand nehmen die Gesteinsdichte und die Wärmeleitfähigkeit generell ab. Die spezifische Wärmekapazität hingegen zeigt generell einen gegenläufigen Trend und nimmt in dieselbe Richtung zu (Anhang 5). Nur die Wärmeleitfähigkeit zeigt eine deutliche Zunahme mit der Tiefe, unabhängig von Gesteinsart und Molassegruppe. Diese neuen Daten und kalibrierten Methoden können direkt bei der Planung von geothermischen Anlagen (insbesondere EWS) im Gebiet der Schweizer Molasse eingesetzt werden. Dies erlaubt eine Kostenoptimierung, da spezifisch für den jeweiligen Standort genauere Berechnungen mit bestehenden Simulationsprogrammen wie COSOND, TRNSYS, EWS oder WPcalc durchgeführt werden können. In Zukunft sollte die Datenbank für die Westschweiz vervollständigt sowie auf die schweizerischen Lockergesteine oder den Jura und die Alpen ausgedehnt werden.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Geowatt AG
Geoform AG
Geologie+Geophysik
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Leu,Werner
Mégel,Thomas
Schärli,Ulrich
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Englisch)
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The main aim of this project is the preparation of a specific data base of geothermal properties for typical rocks of the Swiss Molasse Basin (depth interval 0- 500 m). The project includes the development of a new laboratory tool for efficient heat capacity measurements on rock samples, numerous new measurements of geothermal rock properties in the laboratory and calculation of such data from geophysical borehole logs. Within the study area (Fig. 1) 282 rock samples, mainly from deep boreholes, were analyzed with the successfully calibrated new heat capacity device and conventional thermal conductivity measuring techniques (cuttings and cores). Based on sonic and density log data from exploration wells, 374 additional data points were generated. This new data base (Appendix 4, upgraded and revised in 2006) characterizes in detail the six main lithological rock types in the three Molasse groups OSM, OMM and USM within the Swiss Plateau Molasse. The statistical evaluation of all data illustrates the regional variation of the petrophysical and geothermal parameters. Bulk rock density and thermal conductivity increase, whereas heat capacity decreases in the direction towards the Alpine front for most data groups (Appendix 5). Thermal conductivity shows a distinct increase with depth. Based on this new information and with the aid of the evaluation software tool SwEWS (Leu et al. 2006), the costs of planned geothermal installations can be optimized by more precise heat extraction simulations with existing software packages like COSOND, TRNSYS, EWS or WPcalc.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Geowatt AG
Geoform AG
Geologie+Geophysik
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Leu,Werner
Mégel,Thomas
Schärli,Ulrich
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Schlussbericht
(Französisch)
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Le but principal de ce projet est la préparation d'une banque de données caractéristiques des propriétés géothermiques des roches du bassin molassique suisse (intervalle de profondeur 0-500m). Au cours du projet un nouvel appareil pour mesurer la capacité de chaleur spécifique a été développée et testée. En plus, un grand nombre de valeurs géothermiques a été mesuré au laboratoire et des techniques pour calculer ces propriétés avec des diagraphies ont été appliquées. Pour 282 échantillons de puits profonds dans la région du plateau molassique (Fig. 1) la capacité de chaleur et la conductivité thermique ont été analysées. En plus, avec des vitesses soniques et des valeurs de densité extrait des diagraphies, pour 374 points ces propriétés géothermiques ont été calculées. Cette nouvelle banque de données compréhensive (appendice 4, révision totale des données en 2006)) caractérise en détail les différences géothermiques entre les six lithologies principales dans les trois groupes de la molasse (OSM, OMM, USM). L'évaluation statistique de toutes les données démontre l'existence de variations horizontales des caractéristiques pétrophysiques et géothermiques d'une région à l'autre. La densité totale de la roche et de la conductivité thermique en général augmente tandis que la capacité de chaleur diminue en direction du front des Alpes (appendice 5). Seulement la conductivité thermique est caractérisée par une augmentation substantielle avec la profondeur. Avec ces données et l'évaluation sur ordinateur en utilisant le logiciel nouveau SwEWS (Leu et al. 2006) pour des sites spécifiques, une planification orientée vers des économies améliorées devient possible. Les données peuvent être importées directement dans des outils de simulations de la chaleur extractible comme COSOND, TRNSYS, EWS ou WPcalc.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Geowatt AG
Geoform AG
Geologie+Geophysik
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Leu,Werner
Mégel,Thomas
Schärli,Ulrich
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