Bestimmung thermischer Eigenschaften der Gesteine des Unteren und Mittleren Buntsandsteins

Zusammenfassung Für die Auslegung von Erdwärmesondenanlagen ist die genaue Kenntnis der thermischen Eigenschaften des Untergrundes von großer Bedeutung. In der hier vorliegenden Studie wurden im Rahmen des EU-kofinanzierten Projektes „Informationsoffensive Oberflächennahe Geothermie“ am LfU Bayern an vier Kernbohrungen des Unteren und Mittleren Buntsandsteins thermische Gesteinseigenschaften bestimmt. Die Messung der Wärme- und Temperaturleitfähigkeit erfolgte mittels der Optical-Scanning-Messmethode (TCS). Die mittleren Wärmeleitfähigkeiten schwanken zwischen 2,6 ± 0,3 W / (m · K) und 3,1 ± 0,4 W / (m · K) im trockenen Zustand sowie zwischen 3,6 ± 0,3 W / (m · K) und 4,1 ± 0,6 W / (m · K) unter gesättigten Bedingungen. Die mittleren Temperaturleitfähigkeiten betragen (1,6 ± 0,2) · 10 − 6 m 2 / s für trockene und (2,0 ± 0,6) · 10 − 6 m 2 / s für gesättigte Sandsteine. Die Ergebnisse lassen regionale petrographische und lithostratigraphische Besonderheiten erkennen. Um die Übertragbarkeit der Labormessungen auf reale geothermische Systeme zu untersuchen, wurden Modellrechnungen zur Anpassungen an die Untergrundtemperatur vorgenommen. Die Resultate zeigen, dass verschiedene Ansätze von Temperaturkorrekturen zu erheblichen Differenzen in der Wärmeleitfähigkeit führen können. Die Ansätze von Somerton (Thermal properties on temperature-related behavior of rock/fluid systems, Elsevier, New York, S 257, 1992) und Sass et al. (J Geophys Res, 97:5017–5030, 1992) waren am besten für die hier untersuchten Sandsteinproben geeignet.