Enhanced Geothermal Systems (EGS) zielen darauf ab, die in der Erdkruste gespeicherte Wärme durch zirkulierende Flüssigkeiten zwischen Injektions- und Produktionsbohrlöchern zu extrahieren. Ideale Bedingungen finden sich typischerweise in Formationen in einer Tiefe von 2 bis 5 km, in denen die Durchflussrate für kommerzielle geothermische Anlagen nicht ausreicht und in denen die Temperaturen hoch sind (d. H. >> 100 ° C). Daher ist die Hochdruck-Flüssigkeitsinjektion, die als hydraulische Stimulation bekannt ist, eine allgemein angewandte Technik, um ein verbundenes Bruchnetzwerk zu erzeugen, das die Flüssigkeitszirkulation erleichtert. Die hydraulische Stimulation geht typischerweise mit einer induzierten Seismizität einher, die von der Öffentlichkeit wahrgenommen werden kann und sogar Schäden verursacht. Das Ziel dieses Projekts ist es, ein grundlegendes Verständnis der induzierten Seismizität in gebrochenen Gesteinen zu vermitteln, das die Fähigkeit verbessert, das seismische Risiko vorherzusagen und zu kontrollieren. Dieses Projekt geht von der Hypothese aus, dass die Seismizität gemeinsam durch die Bruchnetzgeometrie und die aktivierten thermo-hydromechanischen (THM) Prozesse in geologischen Systemen gesteuert wird. Wir werden Discrete Fracture Networks (DFN) anwenden, um die strukturellen Diskontinuitäten darzustellen und die THM-Prozesse mit hoher Auflösung zu modellieren. Dieses Projekt verwendet die Datensätze aus kleinen (Dekameter-) Stimulationsexperimenten am Grimsel-Teststandort in der Schweiz und modernste numerische Modelle, um Folgendes zu erreichen: 1) Testen Sie die Wirksamkeit hochauflösender Modelle zur Erfassung der seismische, hydraulische und mechanische Prozesse, die mit kleinen Experimenten beobachtet wurden; 2) Verknüpfung der geometrischen Attribute eines Bruchnetzwerks (wie Intensität, Konnektivität, Länge und räumliche Verteilung) mit der räumlichen, zeitlichen und Größenverteilung der induzierten Seismizität; 3) ein neuartiges Prognosemodell für die maximal mögliche Größe vorschlagen und testen, das die gemeinsamen Auswirkungen von Multiphysikprozessen berücksichtigt, die unter standortspezifischen geologischen Bedingungen und Betriebsbedingungen dominieren; 4) Bewertung der Hochskalierung der hochauflösenden DFN-Modelle im kleinen Maßstab (Dekameter), um die Experimente im Reservoir-Maßstab (Kilometer) zu simulieren. Dieses Forschungsprojekt ist neu in der Behandlung der durch Injektion induzierten Seismizität durch hochauflösende physikbasierte Modelle und hochwertige Datensätze, die aus einzigartigen In-situ-Experimenten abgeleitet wurden. Die vorgeschlagene Forschung hat erhebliche Auswirkungen auf die Förderung der Übergangspolitik hin zu einer Versorgung mit erneuerbaren Energien und trägt dazu bei, unser Wissen über die Auslösemechanismen induzierter Erdbeben zu erweitern.
Die Entsorgung nuklearer Abfälle in geologischen Tiefenlagern muss in Gebieten erfolgen, die vom Grundwasserstrom ausreichend isoliert bleiben. Andernfalls können Fluidströmungsprozesse bei einer gestörten Entwicklung des Endlagers die Migration von Radionukliden in die Biosphäre begünstigen. Nur wenige Studien befassen sich mit den Folgen des weiträumigen Radionuklidtransports in solchen Worst-Case-Szenarien. Die hydrogeologischen Bedingungen des Gesamtsystems in der Nachbetriebsphase werden sich jedoch letztendlich von denen zum Zeitpunkt des Endlagerbaus unterscheiden und werden sowohl von äußeren Faktoren (z.B. Klimawandel) als auch von intrinsischen Beckeneigenschaften stark beeinflusst. Dieses Vorhaben im Bereich der Umweltrisiken zielt darauf ab, die Auswirkungen von (i) Vereisung, (ii) Permafrost und (iii) tektonischen Ereignissen auf die hydrologischen und hydromechanischen Grenzen zu untersuchen, die den großräumigen Grundwasserfluss in der Nähe von hypothetischen Abfalldeponien bestimmen. Zu diesem Zweck dient der Yeniseisky-Standort (YS) in Russland, ein potenzielles geologisches Tiefenlager für radioaktive Abfälle in kristallinem Gestein, als Fallstudie, der auf einzigartige Weise alle drei oben genannten Merkmale der geologischen Umgebung umfasst. Multiphysikalische Simulationen von thermisch-hydraulisch-mechanisch-chemisch gekoppelten Prozessen (THM-C) werden angewendet, um Szenarien der Fernfeld-Radionuklidentwicklung im Extremfall eines Endlagerstörfalls zu liefern. Die Neuartigkeit der THM-C-Modelle und der Zugang zu einer einzigartigen Datenbank der YS werden das klassische Verständnis von anomaler Fluid-, Wärme- und Massentransportvorgänge innerhalb tektonisch aktiver Becken erweitern. Während sich das vorgeschlagene Vorhaben auf die Thematik der nuklearen Entsorgungsforschung bezieht, können die den entwickelten Modellen zugrunde liegenden physikalischen und numerischen Konzepte auf eine Vielzahl von Nutzungsszenarien der Geosphäre (z.B. CO2-Speicherung, Abfallentsorgung, Entstehung seismischer Ereignisse) angewendet werden. Darüber hinaus sind entsprechende Benchmarkstudien in ähnlichen kristallinen geologischen Formationen geplant.
Das Ziel der Arbeiten am Fraunhofer IISB in Erlangen und an seiner Außenstelle am Fraunhofer THM in Freiberg ist es, die Czochralski-Kristallzüchtungstechnologie zur Herstellung von hochqualitativen Siliziumkristallen für die Anwendung in der Photovoltaik im Hinblick auf die Reduktion des Sauerstoffs im Kristallmaterial weiter zu entwickeln und gleichzeitig die Prozesskosten zu senken.
Die von Fraunhofer IISB/THM erzielten wissenschaftlich-technischen Erkenntnisse aus der Prozess- und Hardwareentwicklung, der numerischen Modellierung und der Materialcharakterisierung bilden dabei die Grundlage für die Optimierung der bestehenden Czochralski-Technologie beim Industriepartner Solar World Innovations GmbH.
Ein Verfahren zur kombinierten Verfeuerung von stückiger und staubiger Biomasse (z.B. Grünschnittholz und -staub) ist bisher nicht am Markt zu finden. Übliche Verfahren von Biomasseheizwerken vergleichbarer Leistung verfeuern nur homogene und sortenreine Brennstoffe, wie z.B. Pellets oder Holzhackschnitzel. Leistungsspitzen werden durch zusätzliche Öl- oder Gasbrenner gedeckt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Feuerungsverfahrens, das sehr gut regelbar ist und dennoch undefinierte Biomassen verfeuern kann. So wird aus regionalen biogenen Reststoffen energetischer Rohstoff und es kann nachhaltig Energie erzeugt werden. Für einen Betrieb über das gesamte Jahr muss ein Modell zur Konditionierung und Konfektionierung des Grünschnitts und Rohstoff-, Energie- und Ökobilanzen für das Verfahren entwickelt werden.
Gesamtziel des Verbundvorhabens ist die Erhöhung der Erfolgsaussichten bei der Exploration und Erschließung geothermischer Reservoire zur Wärme- und Stromerzeugung vor allem in der S/SW bayerischen Molasse. Die konkreten Ziele im Teilvorhaben sind die Störungsklassifikation bezüglich ihrer Häufigkeit durch strukturgeologische Interpretation der vorhandenen Seismik, geomechanische Charakterisierung von Störungszonen inkl. Spannungsfeldanalyse durch Auswertung von Loggingdaten und Tests an Bohrkernen zur hydraulisch-mechanischen Modellierung für das EGS Potential von Dolomitklüften, Ermittlung der Dimensionierung von zonierten Störungen und deren Permeabilitätsstruktur als Zuflusszone und Erschließungsziel, hydraulische Charakterisierung und Parametrisierung von zonierten Störungs- und Kuftzonen für THM-Reservoirmodelle, Klassifizierung der Fazies und Diagenesestadien in Bezug auf die Reservoirqualität, Porosität/Permeabilität und Zusammenfassung in einem ersten Fazies Atlas für den Malm der Molasse. Um die Ziele des Gesamtvorhabens zu erreichen, sollen an der TUM folgende Aufgaben durchgeführt werden: (I) Seismisches Geschwindigkeitsmodell für die südliche Molasse, (II) Geomech./hydraul. Reservoirverhalten bei der Erschließung und im Betrieb; (III) Fazielle/lithologische/diagenetische Beschaffenheit des tiefen Malm im Hinblick auf die Speicherqualität. Dazu sollen (i) strukturgeol. Seismikinterpretation, Störungsversatzanalyse; (ii) hydraulische Erfassung, Modellierung, Charakterisierung von dolomitischen Störungszonen; (iii) geomech./petrophysik. Parametererhebung; (iv) Faziesklassifikation, petrographische Analysen zur Erfassung diagenetischer Prozesse; (v) Labortests unter in situ Bedingungen zum Verhalten verschiedener Säuren in Dolomiten; (vi) Spannungsfeldanalyse, Störungscharakterisierung, Validierung; (vii) Aufnahme von Bohrkernen und deren fazielle lithostratigraphische Einordnung; (viii) Korrelation von Bohrlochlogs/-kernen/-klein durchgeführt werden.