TU Wien, 2004

Kurzfassung

In der vorliegenden Diplomarbeit wird untersucht, inwieweit eine Nachnutzung von aufgelassenen Fördersonden zur Rohöl- und Erdgasgewinnung im Bereich der Erdwärme technisch realisierbar ist, und ob ein Umbau wirtschaftlich und ökologisch attraktiv ist. Die Arbeit wurde in zwei Abschnitte unterteilt.

Im ersten Abschnitt werden erforderliche Grundlagen, ausgehend vom Aufbau einer Fördersonde und möglichen Umbauvarianten, bis hin zum praktischen Einsatz des Systems Tiefe Erdwärmesonde erörtert. Dieser Teil behandelt außerdem physikalische Grundlagen, Verfahren der Investitionsrechnung und ökologische Aspekte. Es konnte gezeigt werden, dass ehemalige Fördersonden einer Nachnutzung in Form einer tiefen Erdwärmesonde zugeführt werden können.

Der zweite Abschnitt widmet sich dem wirtschaftlichen und ökologischen Vergleich des Systems „umgebaute ehemalige Fördersonde" mit konventionellen Heizsystemen. Zur Bewertung des Systems Tiefe Erdwärmesonde wurden drei verschiedene Modelle, aufbauend auf den Erkenntnissen des ersten Abschnitts, gebildet. Die Modelle unterscheiden sich in der Sondentiefe und der Art der Wärmenutzung. Ein Modell arbeitet mit einer 1.500 m tiefen Erdwärmesonde, das die Erdwärme über Wärmepumpen nutzbar macht. Die anderen beiden Modelle weisen eine Sondentiefe von 2.500 m auf, in einem Fall wird die Wärme direkt ohne Hilfsaggregate genutzt, im anderen Fall erfolgt eine gekoppelte Verwertung der Wärme mit Direktwärmenutzung und Wärmepumpe.

Alle drei Modelle haben sich im Vergleich mit einer Gas – Brennwertanlage als absolut wirtschaftlich herausgestellt. Die Gesamtkostenersparnis liegt zwischen minimal 29% und maximal 79%, der „Break-Even" zugunsten der umgebauten Fördersonde ist nach minimal 4 Jahren und maximal 15 Jahren erreicht.

Aus ökologischer Sicht ergeben sich für alle drei Modelle Emissions - Einsparungspotenziale gegenüber konventionellen, dem Stand der Technik entsprechenden, Gas- bzw. Ölheizungen von 50% bis 97%. Im Vergleich zu einer Holzheizung Pellet, die als härtester Benchmark gilt, liegen die Emissionen in zwei von drei gebildeten Modellen darüber, im Fall einer reinen Direktwärmenutzung der Erdwärmesonde um 75% darunter.

Das System „umgebaute ehemalige Fördersonde" hat sich aus wirtschaftlicher und ökologischer Sicht als vorteilhaft gegenüber konventionellen Heizsystemen herausgestellt.

Abstract

Use and economic efficiency of geothermal heat from former producing wells for crude oil and natural gas

The master’s thesis deals with former producing wells for crude oil and natural gas and with technical, economic and ecological conditions for a further geothermal use. The paper is divided into two parts.

Part I examines necessary basics starting with the construction of producing wells and their possible conversions up to practical use of deep borehole heat exchangers. Furthermore, it includes physical basics, static and dynamic processes of investment calculation and ecological aspects. It could be shown that former producing boreholes can be used as deep borehole heat exchangers.

Part II compares the system "adapted former producing well" economically and ecologically with conventional heating systems. Three different models were generated, according to the basics from part I, to assess the system deep borehole heat exchanger. These models vary in their depth and in their use of the geothermal heat. One model works with a 1.500 m deep "adapted former producing well", the geothermal heat is used by a heat pump. The two other models use a 2.500 m deep borehole heat exchanger. In one case the geothermal heat is used for direct heating, in the other case it is used for direct heating and as a source for a heat pump.

The cost effective analysis shows that all three models are more efficient than a regular heating system based on gas. The cost savings range between a minimum of 29% and a maximum of 79%. The break-even for the benefit of the "adapted former producing well" is reached after a minimum of 4 and a maximum of 15 years.

An ecological analysis demonstrates that all three models produce less pollution than conventional heating systems based on oil or gas. The environmental benefit varies from 50% to 97%. Compared to a heating system based on "wood pellets", considered as the hardest benchmark, two of the three models produce more emissions. The third model which uses the geothermal heat for direct heating produces 75% less emissions.

All in all the master’s thesis shows that the use of "adapted former producing wells" is favourable compared to a conventional heating system in an ecological as well as an economic point of view.