GeoTHERM Abstracts Band

A more efficient design for closed loop geothermal ranging

2025-09-23T10:51:43+00:00

With the geothermal space seeing renewed interest in the desire to reduce our carbon footprint globally, new and refreshed methods to target this energy stream are being explored. One refreshed method seeing much interest globally due to its ability to be installed essentially anywhere temperatures can be found is Advanced Geothermal Systems or more colloquially known as Closed Loop Geothermal.

Amongst the typical geothermal drilling challenges such as high temperatures, high vibration in hard and abrasive rocks and significant losses drilling through naturally fractured reservoir. Closed Loop also requires incredibly precise wellbore placement to ensure two or, more wellbores can physically connect to create a continuous fluid conduit.

A critical technology to deliver these well types which typically is only needed for localized or specialized applications is Magnetic Ranging. This presentation and paper will explore different well types that have been explored within the closed loop geothermal space, the current technology landscape of magnetic ranging technologies, which current technologies are most suitable for closed loop geothermal, unique challenges to execute Closed Loop geothermal projects and the technical hurdles to tailor Magnetic Ranging technologies to overcome these challenges.

The authors will also introduce a new technology that has been developed to address these unique challenges to improve the operational efficiency while drilling closed loop geothermal wellbores.

Through this abstract and subsequent paper, the authors hope to give the readers a better understanding of what is required to achieve these types of projects, the limitations that need to be considered in the planning stages and what the current technology landscape entails.

AI-Driven Vibration Monitoring: Enhancing Safety and Reliability in Casing While Drilling Operations

2025-09-23T12:49:37+00:00

Casing drilling offers significant advantages in reducing non-productive time (NPT) and improving wellbore stability, especially in high-risk environments such as geothermal and unconventional fields. However, its broader deployment has been constrained by reliability concerns—primarily fatigue-related failures in casing connections caused by undetected vibrations and shock loads.

Argentina’s O&G operators use massively casing drilling technology to reduce risks and improve efficiency. Up today, more than 60% of the wells (+400) use this technology in at least one of its sections. Part of the success is related to the improved reliability of the components, in particular casing connections.

This paper introduces a reliability-centric innovation: a real-time vibration monitoring system that integrates high-frequency sensors with artificial intelligence (AI) models. The system captures detailed torque and acceleration data, enabling early detection of harmful vibrational patterns that could compromise casing integrity. Unlike traditional monitoring tools, this solution empowers operators to make immediate adjustments to drilling parameters, significantly reducing the risk of connection failure.

Field implementation in Argentina demonstrated a marked improvement in operational reliability under heavy losses drilling. With more than 35 successful operations compared to 18% of failure rate at first stages. The AI model, trained on historical data, provides actionable insights on real time to prevent damage to the connections.

By proactively managing these risks, this technology enhances the safety profile of casing drilling operations, making it a viable option for geothermal drilling where circulation losses and unstable formations pose serious hazards. The system represents a step change in casing drilling safety, offering geothermal operators a proven path to safer, more efficient well construction.

Auf dem Weg zu einer genaueren Auslegung von Bohrfeldern

2025-09-23T12:11:25+00:00

Bohrfeldauslegung, modulierende Wärmepumpen, Bohrlochwiderstand, GHEtool

Aufbereitung und Charakterisierung geothermischer Messdaten in Hessen

2025-09-23T12:24:16+00:00

Die effiziente Nutzung des geothermischen Potenzials erfordert eine belastbare Datengrundlage zu Untergrundparametern, insbesondere Temperatur und Wärmeleitfähigkeit. Für Hessen liegt bislang jedoch nur ein fragmentiertes Bild vor, da Messungen aus unterschiedlichen Quellen stammen, etwa aus eigenen Temperaturmessungen oder aus Daten Dritter.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden vorhandene Temperaturmessungen systematisch aufbereitet, die saisonal beeinflusste Zone identifiziert und Methoden zur Berechnung verlässlicher Mittelwerte entwickelt. Auf dieser Basis konnten Temperaturverläufe verschiedenen Temperaturprofil-Typen zugeordnet werden, die großflächig einen regionalen Trend aufweisen.

Die Aufbereitung und Charakterisierung der Temperaturdaten schafft die Grundlage für eine transparente und vergleichbare Datenbasis, die zukünftige Planungen zur Nutzung oberflächennaher Geothermie in Hessen unterstützt. Darüber hinaus können die gesammelten Daten als Referenz für Regionen dienen, in denen derzeit noch keine Messungen vorliegen.

Auslegung und Planung hybrider Systeme aus Erdwärmesonden und Luftwärmekollektoren

2025-10-08T16:34:53+00:00

Hybride Systeme aus den Wärmequellen Erdwärme und Luft werden zunehmend zur Optimierung oberflächennaher geothermischer Anlagen eingesetzt. Sie ermöglichen sowohl eine Reduktion des notwendigen Bohrumfangs als auch eine Steigerung der Effizienz. In der bisherigen Praxis basiert die Dimensionierung solcher Systeme jedoch meist auf vereinfachten Annahmen, bei denen die Erträge von Luftkollektoren pauschal aus Erdreichsimulationen abgeleitet werden.

In dieser Arbeit wird ein Simulationsansatz vorgestellt, der die Erträge von Luftkollektoren semi-dynamisch in Abhängigkeit von Bedarfsprofilen, saisonalen Erdreichtemperaturen und zeitlich variierenden Lufttemperaturen berechnet. Alternativ: „In dieser Arbeit wird ein Simulationsansatz vorgestellt, der die Erträge von Luftkollektoren semi-dynamisch in Abhängigkeit von zeitlich variierenden Bedarfsprofilen, saisonalen Erdreichtemperaturen und Lufttemperaturen berechnet.“ Dadurch wird eine präzisere Bestimmung des optimalen Verhältnisses von Erdwärmesondenfeldgröße und Luftkollektorkapazität ermöglicht.

Anhand von Projektbeispielen werden Simulationsergebnisse präsentiert, die den Einfluss unterschiedlicher Randbedingungen auf das Gesamtsystem verdeutlichen. Zudem werden zentrale Aspekte diskutiert, die bei der Simulation und Planung hybrider Anlagenkonzepte zu berücksichtigen sind.

Aquiferspeicher in Deutschland: Potenziale und Wirtschaftlichkeit

2025-09-23T11:06:04+00:00

Zum Erreichen der Klimaschutzziele ist die Dekarbonisierung des Wärme- und Kältesektors von maßgeblicher Bedeutung. Thermische Speicher sind hier wichtige Bausteine um dies zu Erreichen. Eine Speichertechnologie, die klimafreundliches Heizen und Kühlen ermöglicht sind sogenannte Aquiferspeicher (Aquifer thermal energy storage, ATES). Kälte aus den Wintermonaten, sowie Wärme aus den Sommermonaten werden dabei im Grundwasser gespeichert und können nach Bedarf im Sommer bzw. Winter zum Heizen oder Kühlen verwendet werden. In den Niederlanden wurden bereits über 3.000 solcher Systeme installiert, auch in Belgien, Dänemark und Schweden wurden bereits über 300 dieser Systeme umgesetzt. Obwohl in Deutschland 50 % der Fläche gut bis sehr gut für Aquiferspeicher geeignet ist, werden ATES-Systeme kaum umgesetzt und sind weitestgehend unbekannt. Dieser Vortrag gibt daher einen Überblick über den aktuellen Stand der Forschung und Entwicklung von Aquiferspeichern in Deutschland. Zudem werden Aquiferspeicher ökonomisch und ökologisch mit anderen Heiz- und Kühltechnologien verglichen. Die ökologische Nachhaltigkeit von Aquiferspeichern wird dabei mittels Ökobilanzierung anhand der Emissionen von Treibhausgasemissionen bewertet. Im Vergleich zu konventionellen Heiz- und Kühltechnologien ergeben sich so Treibhausgaseinsparungen von bis zu 74 %. Aufgrund eines zunehmend regenerativ erzeugten Stroms für den Betrieb der Aquiferspeichern ist in Zukunft mit weiter steigenden Einsparungen zu rechnen.

Während der Entscheidungs- und Planungsphase sind vor allem die Investitionskosten von thermischen Speichersystemen ein entscheidender Faktor der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung. Dieser Vortrag soll deshalb speziell auf eine aktuelle Studie eingehen, die die Investitionskosten von 132 ATES-Systemen aus 7 verschiedenen Ländern zusammenfasst, sowie mit anderen saisonalen thermischen Speichertechnologien vergleicht. Die Studie zeigt, dass die spezifischen Investitionskosten pro installierter Heiz- und Kühlkapazität mit steigender Gesamtkapazität des Systems sinken. Ab einer installierten Leistung von 2 MW nähern sich diese spezifischen Kosten 300 €/KW an, wonach Anlagen größer als 2 MW bevorzugt gebaut werden sollten. Im Vergleich zu anderen saisonalen Speichersystemen zeigen ATES-Systeme die niedrigsten spezifischen Investitionskosten pro Speichervolumen (< 10 €/m³) sowie die geringsten spezifischen Investitionskosten pro gespeicherter Energie (130 – 1630 €/MWh), daher sollten ATES-Systeme, sofern die lokalen hydrogeologischen Bedingungen es zulassen, bevorzugt werden, speziell wenn ein ausgeglichener Wärme- und Kältebedarf besteht.

Um einen ausgeglichenen Wärme- und Kältebedarf zu erreichen, ist es entscheidend große und verlässliche Wärmequellen, zum Beispiel Abwärme aus industriellen Prozessen, in Aquiferspeicher zu integrieren. Konventionelle Kältemaschinen zur Erzeugung von Prozesskälte, wie Kühltürme oder luftgekühlte Kondensatoren, verfügen über eindeutige optische Merkmale, die mit Hilfe von maschinellem Lernen auf Luftbildern erkannt werden können. Mit diesem Ansatz können so Wärmequellen auf Stadtskala kartiert, und in Bezug auf ihre Kälteleistung quantifiziert werden. Insbesondere Rechenzentren, die Kälteleistungen im Bereich von mehreren MW aufweisen und in der Nähe von Wohngebieten liegen, bieten somit ideale Voraussetzungen für eine klimafreundliche und wirtschaftliche Wärme- und Kälteversorgung mit Aquiferspeichern.

Bedeutung der saisonalen Zone für die Bestimmung der für die Dimensionierung von Erdwärmesonden benötigten ungestörten Untergrundtemperatur aus Temperatur-Tiefenprofilen

2025-09-23T11:05:25+00:00

Das Hessische Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie hat die Bedeutung der saisonalen Zone bei der Bestimmung der ungestörten Untergrundtemperatur, die für die Dimensionierung von Erdwärmesonden (EWS) notwendig ist, untersucht. Anlass hierfür ist die Feststellung, dass in der Praxis die Berechnung des Mittelwerts der Untergrundtemperatur meist auf Basis eines Temperatur-Tiefenprofils erfolgt, bei dem die saisonale Zone, die durch jahreszeitliche Temperaturschwankungen ≥ 0,1 K gekennzeichnet ist, oft vernachlässigt wird. Eine präzise Abschätzung der Mächtigkeit dieser Zone erfolgt jedoch meist nur durch Schätzungen, da es an konkreten Richtlinien oder Literaturvorgaben mangelt.

Im Rahmen dieser Untersuchung wurden 25 Temperatur-Tiefenprofile ausgewertet, die zwischen 2024 und 2025 in einer 100 m tiefen EWS in Erzhausen in Abständen von im Mittel 14 Tagen gemessen wurden. Diese Messungen bildeten die Grundlage für die Bestimmung der ungestörten Untergrundtemperatur. Um die Dämpfung und Phasenverschiebung der Temperaturamplitude im Untergrund besser zu verstehen, wurde ergänzend ein analytisches Modell nach Kusuda & Achenbach (1965) verwendet, das die exponentielle Dämpfung der jahreszeitlichen Temperaturschwankungen im Untergrund vorhersagt. Die Ergebnisse dieser Auswertung unterstützen die genaue Einschätzung der Mächtigkeit der saisonalen Zone und deren Einfluss auf die Mittelwertberechnung der ungestörten Untergrundtemperatur.

Berücksichtigung von Grundwasserströmung bei der Dimensionierung von Erdwärmesondenfeldern mit thermischer Regeneration

2025-09-23T10:54:15+00:00

Der advektive Wärmetransport durch Grundwasserströmung kann die thermische Effizienz von Erdwärmesondenfeldern erheblich beeinflussen, findet in der Auslegung von Sondenfeldern oft nur eingeschränkt Beachtung. Während theoretische Studien diesen Effekt umfassend analysiert haben, wird er in der Praxis oft nur bei genehmigungsrechtlichen Fragestellungen zur Temperaturausbreitung berücksichtigt.

Die thermische Regeneration von Erdwärmesonden kann sowohl eine Reduktion des notwendigen Bohrumfangs als auch eine Steigerung der Effizienz ermöglichen. Grundwassereinfluss kann hierbei jedoch den Effekt der thermischen Regeneration vermindern, da die im Untergrund eingespeicherte Wärme abtransportiert wird, bevor sie im Winter wieder genutzt werden kann.

In diesem Beitrag wird anhand eines Projektbeispiels im Schwarzwald der Einfluss des Grundwassers auf die Leistungsfähigkeit einer geothermischen Anlage untersucht. Die Studie kombiniert numerische Simulationen mit Ergebnissen aus geophysikalischen Messungen, um den Einfluss der Strömungsverhältnisse auch auf eine geplante aktive Wärmerückführung in den Sommermonaten zu bewerten.

Die Ergebnisse werden im Kontext der gängigen Planungspraxis diskutiert und in Form von Handlungsempfehlungen für die Dimensionierung und den Betrieb von Erdwärmesondenfeldern aufbereitet.

Dichtigkeitsprüfung von Erdwärmesonden: Erkenntnisse aus der Praxis

2025-09-23T12:15:08+00:00

Die Dichtigkeitsprüfung von Erdwärmesonden nach SIA 384/6 ist entscheidend für Betriebssicherheit und Umweltschutz. Praxiserfahrungen zeigen jedoch je nach Tiefe und Ausführung deutliche Druckabfälle während der Ruhephase, die von den Sollwerten der Norm abweichen. Mit dem Prüfautomaten H-EP wurden Hinterfüllungs- und Prüfprozesse umfassend dokumentiert und in Zusammenarbeit mit Bohrfirmen mehrere tausend Datensätze ausgewertet. Die Analysen verdeutlichen den Einfluss von Geologie, Hinterfüllmaterial, Temperatur und Zeit auf das Prüfverhalten. Die Ergebnisse schaffen eine belastbare Grundlage zur Optimierung von Prüfverfahren und Materialwahl und liefern wertvolle Hinweise für die Weiterentwicklung bestehender Normen und Standards.

Die Geothermieanlage Bruchsal: Strom, Wärme und künftig auch Lithium an einem Standort?

2025-09-19T14:16:12+00:00

Die Geothermieanlage Bruchsal, ein gemeinsames Projekt der Stadtwerke Bruchsal und der EnBW, produziert seit mehr als 15 Jahren Strom. Seit 2019 wird auch Wärme für eine große Liegenschaft des Landes Baden-Württemberg zuverlässig bereitgestellt (Anlagenverfügbarkeit größer 90 %).

Aktuell wird untersucht, ob das Produktportfolio am Standort mit Lithium aus heißem Tiefenwasser ergänzt werden kann. Bereits 2012 wurde die technische Option einer Lithiumgewinnung am Standort erstmals geprüft. In einem Technologievergleich der „Direct Lithium Extraction (DLE) wurde dem Einsatz von Adsorbenten die größte Erfolgswahrscheinlichkeit zugesprochen. Erste Tests mit Bruchsaler Thermalwasser im Labor zeigten 2017 positive Ergebnisse hinsichtlich der Gewinnung des Leichtmetalls.

Seit 2019 wurden am Standort selbst unter Realbedingungen der Einsatz verschiedener Adsorbenten in mehreren Forschungsprojekten weiter untersucht. Im Zuge dieser Arbeiten gelang, es festes Lithiumsalz mit einer Reinheit von über 99,54 %, also „battery grade“, zu gewinnen.

Ergänzt wurden diese Arbeiten um die Optimierung des Prozessschemas. Ziel war es, den Einsatz von Chemikalien und das Transportaufkommen zu reduzieren und gleichzeitig die Wirtschaftlichkeit zu verbessern. Das im Rahmen dieser Arbeiten entwickelte Verfahren „CASCADE“ zeigt, dass alle drei Punkte umsetzbar sind.

Aktuell wird geprüft, ob die bisher genutzten Prototypen durch einen Demonstrator ersetzt werden können, der letztlich den Nukleus für eine Gewinnungsanlage für den vollständigen Umsatz des Thermalwasserdurchsatzes am Standort bilden soll. Ambitionierte Zielgröße ist dabei die Gewinnung von etwa 200 t Lithium (LCE) pro Jahr, die Umsetzung vor Ort ist für 2026 geplant.

Parallel zu den beschriebenen Arbeite wird derzeit der thermische Ausbau der Geothermieanlage in Bruchsal durch die Verdoppelung der Förderleistung umgesetzt. Hydraulische Untersuchungen hatten eine ausreichende Performance der Bohrungen bestätigt, auch die Bewertung des seismischen Risikos ist positiv. Die hinzukommende Wärmemenge soll vordringlich über Wärmelieferungen in die Region fließen.

Directional Steel Shot Drilling for curved bore hole heat exchangers

2025-09-23T12:51:34+00:00

In May 2025 Canopus constructed two bore hole heat exchangers at The Green Village at Delft Technical University, (NL). The heat exchangers had a depth of 405 and 444 m, were successfully completed with two grouted probes and connected to a heat pump installation in the Green Village office.

These two bore hole heat exchangers were the first two installations constructed with Directional Steel Shot Drilling, retrofitted on a Remborg 15 tons Conrad drilling machine. The drilling was steered and each BHE constructed within 4 days.

The above is considered the proof of concept of the technology for constructing curved BHE’s which can each yield heating and cooling for 5 to 10 household-equivalents. The curved heat exchangers are drilled away from each other thereby minimizing interference. By following a curved trajectory, the BHE’s access relatively high temperatures while keeping the vertical depth with the near-surface installation limit (500 m in NL) thus improving the heat per meter bore hole.

DSSD is a combination of PDC drilling and directed steel shot erosion. The steel shot erosion increases rate of penetration in hard rock and provides the basis for a low cost rotary steerable solution. During the Delft trial chert was drilled with less than 1.5 ton weight on bit and retrieving the bit completely undamaged. All steel shot was retrieved and circulated out of the well. The real time rig monitoring system enabled great well control, early identification of formation changes and drill string torque and drag measurements key for smooth probe installation and grouting.

The real time monitoring of the mechanical and hydraulic power enables the emidiate identification of formation changes and its strength as well as an assessment of the well bore stability as a function of bore hole inclination. This enables the real time selection of the drilling trajectory for a reliable probe installation.

This paper presents details of the construction of the BHE’s at The Green Village in Delft, the results of the succeeding temperature response test and an assessment of the impact that the curved BHE’s drilled with DSSD are expected to have on the near-surface geothermal heating and cooling market.

Acknowledgment: Remborg, Conrad, Kansen voor West, GroenHolland, The GreenVillage

Entwicklung von standardisierten hydraulischen Auslegungskriterien für passive kalte Nahwärmenetze (KNWN) 1.0 & 2.0

2025-09-23T12:06:11+00:00

Im Energielabor der Hochschule Mainz wurde in Zusammenarbeit mit der TSE und dem Land Rheinland-Pfalz eine Studie zu passiven kalten Nahwärmenetzen (KNWN) erarbeitet. Ziel ist eine einfachere, schnellere und zuverlässigere Planung dieser innovativen Niedertemperaturnetze. Das entwickelte Auslegungskonzept ersetzt aufwendige Simulationen und ermöglicht eine praxisnahe Dimensionierung in frühen Planungsphasen. Der Vortrag zeigt die neuen hydraulischen Kriterien, erste Umsetzungen in Kommunen und deren Bedeutung für die Wärmewende.

Efficiency Assurance and Enhancement of Shallow Geothermal Systems

2025-10-27T15:01:30+00:00

Die oberflächennahe Geothermie (ONG) wird in der künftigen Wärmeversorgung eine zentrale Rolle spielen. In jüngerer Zeit kommen dabei allerdings vermehrt neuartige Wärmequellen zum Einsatz (z. B. Grabenkollektoren, Erdwärmekörbe…), die Vorteile hinsichtlich Genehmigungsaufwand und Investitionskosten bieten.

Das Verbundprojekt ESS-ONG (Effizienzsicherung und -steigerung oberflächennaher Geothermiesysteme) verfolgt das Ziel, die Effizienz, Qualität und Zuverlässigkeit moderner geothermischer Systeme zu verbessern, insbesondere bei neuen Wärmequellen wie Grabenkollektoren und Erdwärmekörben. Diese Systeme bieten ökonomische Vorteile gegenüber klassischen Erdwärmesonden.

Schwerpunkte des Projekts:

Teilprojekt 1: Einführung qualifizierter Thermal-Response-Tests (TRTs) für Erdwärmesonden, inklusive unabhängiger Überprüfung und Standardisierung der Prüfverfahren.
Teilprojekt 2: Entwicklung von TRT-Verfahren und Modellvalidierung für weitere Quellensysteme, insbesondere Grabenkollektoren und neue Bauformen. Ziel ist die Schaffung experimentell abgesicherter Prüfmethoden.
Teilprojekt 3: Entwicklung einer standardisierten, modularen und offenen Softwarebibliothek (GEO.Toolbox), mit der unterschiedlichste Geothermie-Komponenten und komplexe Gesamtsysteme simuliert und dimensioniert werden können. Der Open-Source-Ansatz ermöglicht breite Nutzung und Praxistransfer.

Ein Konsortium aus Forschungsinstituten (ZAE Bayern, Hochschule Biberach) und Industriepartnern (equatronic smart energy, EVO Deutschland und NULLplusNULL) führt das Projekt durch. Demonstrationsanlagen im realen Betrieb dienen zur Validierung von Modellen und Verfahren. Die Ergebnisse sollen anschließend in Regelwerke einfließen und werden in der Praxis und Lehre verbreitet.

ESS-ONG unterstützt die Wärmewende durch praxisorientierte Forschung, etablierte Qualitätssicherung und innovative Softwarelösungen für die oberflächennahe Geothermie.

Erdwärmesonden und ihre Anwendung für den nachhaltigen Betrieb unter dem Einfluss der Klimaerwärmung

2025-09-23T12:12:05+00:00

Erdwärmesonden und ihre Anwendung für den nachhaltigen Betrieb unter dem Einfluss der Klimaerwärmung

Erdwärmeanlagen werden mit einer perspektivischen Nutzungsdauer von 50 geplant und haben eine Lebensdauer von 100 Jahren zu erwarten. Aufgrund dieses Zeithorizonts sollten für den Einfluss der langfristigen klimatischen Veränderungen für Planung, Auslegung und Betrieb schon bei dem Bau Auswirkungen beachtet werden. Während Prognosen einen signifikanten Rückgang des Heizwärmebedarfs erwarten lassen, ist von einem kontinuierlich steigenden Kühlbedarf auszugehen.

Im Beitrag wird auf die Eigenschaften von einzelnen Erdwärmesonden auf ihre Wirkungen in Sondenfeldern hingewiesen. Messergebnisse aus einem Monitoringprogramm werden in diesem Zusammenhang diskutiert. Bewertet werden thermische Leistung und Jahresarbeitszahl. Der Herstellungsaufwand wird vergleichend eingeschätzt.

Ein Schwerpunkt liegt auf der Regeneration von Sondenfeldern. Dies ermöglicht eine deutliche Erhöhung der Jahresarbeitszahl (bis >6) und unterstützt zugleich den winterlichen Wärmevorrates im Erdreich. Zur langfristigen Sicherung stabiler Untergrundtemperaturen ist auch die Regeneration auf die Klimaveränderungen anzupassen. Es ergeben sich Anforderungen an den Bau und Betrieb oberflächennaher Geothermieanlagen. Am Beispiel eines kalten Nahwärmenetzes wird gezeigt, dass die Vorteile einzelner Sondentypen auf ganze Felder übertragen werden können und dass die Kombination von Wärme- und Kältebereitstellung eine zentrale Voraussetzung für nachhaltige Betriebsstrategien darstellt.

Es wird gefolgert, dass Erdwärmesonden unter Einbeziehung der Klimaentwicklung eine Schlüsseltechnologie für die zukünftige Wärme- und Kälteversorgung darstellen. Kopplungen mit PV/Abwärme, sommerlicher Gebäudekühlung und weiteren Wärmequellen erhöhen Autarkiegrade; geothermische Wärme wird zum lokalen Infrastruktur-Asset mit Lebensdauern von Jahrzehnten. Entscheidend ist eine vorausschauende Planung, die die geänderten Bedarfsprofile berücksichtigt und sich auf eine langfristige Regeneration des Untergrunds anpasst.

Erkundung einer BTES-Lokation mit Scherwellenseismik und Bohrlochgeophysik

2025-10-26T14:55:48+00:00

Die Energiegenossenschaft BobenOp errichtet im Raum Flensburg (SH) ein Wärmenetz für 3 Gemeinden mit zusammen 1.500 Haushalten und einem jährlichen Wärmebedarf von ca. 38.000 MWh. Die Wärmeversorgung soll überwiegend mit Solarthermie und saisonaler Untergrundspeicherung erfolgen. Hierzu wurde eine ehemalige Bundeswehrliegenschaft mit ca. 10 ha Grundfläche erworben. Auf ca. einem Drittel der Flächen werden Solarkollektoren errichtet, die rechnerisch jährlich ca. 33.000 MWh Solarwärme erzeugen. Ein möglichst großer Anteil dieser Wärmemenge soll saisonal im Untergrund mit Bohrlochsonden (BTES) von ca. 50 m Länge gespeichert werden.

Um eine Erwärmung des Grundwassers durch die eingespeiste Solarwärme auszuschließen sollte das Speichervolumen aus grundwassernichtleitendem Gestein/Sediment bestehen, im glazial geprägten Schleswig-Holstein also aus Ton oder Geschiebemergel.

Zur Vorerkundung stand eine 88 m tiefe Grundwasserbohrung in 50 m Entfernung zur geplanten Speicherfläche zur Verfügung. Zur Versorgung des Bundeswehrgeländes wurde hier Grundwasser aus einer von Geschiebemergel überlagerten Sandlage ab 70 m Tiefe gefördert. Die Tiefe der Erdsonden für die Wärmespeicherung sollte daher 60 m nicht überschreiten. In diesem Geschiebemergel sind allerdings auch Sandlagen eingeschlossen, deren Wasserführung nicht bekannt war.

Die Erkundung der Speicherfläche bezog sich auf die Durchgängigkeit der Geschiebemergellage und die Charakterisierung der eingeschlossenen Sandlagen. Hierzu wurden scherwellenseismische Messungen auf 4 Profilen mit 630 m Gesamtlänge durchgeführt sowie 2 Erkundungsbohrungen von 60 und 80 m Länge einschließlich geophysikalischer Vermessung abgeteuft. Die Vermessung erfolgte durch die Fa. TEGEO (Celle) und umfasste Widerstands-, Gamma- und Neutron-Neutron-Logs. Hieraus wurden Composite-Logs abgeleitet, in denen die Volumenanteile von Sand, Ton und freiem Porenwasser dargestellt sind.

Die seismischen Messungen wurden von der Fa. GeoSym (Hannover) mit der Vibrationsquelle ELVIS VII durchgeführt, die Datenaufnahme erfolgte auf asphaltierten Wegen mit einem Landstreamer, ansonsten mit gesteckten Geophonen, der Geophonabstand betrug jeweils 1 m. Die oberflächennahe Schichtung kann in der Seismik bis in eine Tiefe von ca. 100 m aufgelöst werden. Der in der Bohrung vorkommende Geschiebemergel ist in der Seismik als durchgängiger Horizont in ca. 70 m Tiefe identifizierbar. Die Unterkante des Speicherhorizontes ist also hinreichend gleichförmig, so dass Erdsonden bis in Tiefen von 60 m auf der Speicherfläche realisierbar sind, ohne dass der unterhalb des Geschiebemergels liegende Grundwasserleiter thermisch beeinflusst wird. Da sich die seismischen Profile an mehreren Stellen kreuzten, kann hier die Form des Geschiebemergels in mehrere Richtungen bestimmt und an den Kreuzungspunkten überprüft werden.

Der Geschiebemergel und die eingelagerten sandigen Schichten zeichnen sich in den Logs der Bohrlochvermessung deutlich ab, in der tieferen Bohrung ist auch der der Grundwasserleiter unterhalb des Geschiebemergels erkennbar. Aus den Composite-Logs ist eine überschlägige Charakterisierung der grundwasserführenden Schichten möglich. Der untere Grundwasserleiter besteht überwiegend aus Sand mit 20 – 30% freiem Porenwasser. Die in den Geschiebemergel eingelagerten Grundwasserleiter haben ebenfalls freies Porenwasser, aber neben Sand auch einen hohen Tonanteil, daher ist kein Abstrom von eventuell thermisch belastetem Grundwasser zu erwarten.

Die geologisch – geophysikalischen Voruntersuchungen zeigen, dass die vorgesehene BTES Lokation gut zur saisonalen Speicherung von solarthermischer Energie geeignet ist.

Flexible power generation from geothermal energy with minimal investment risk with modular ORC solutions

2025-09-23T12:22:58+00:00

The Organic Rankine Cycle (ORC) improves the efficiency of geothermal energy use by converting heat into electricity, particularly for low- to medium-temperature resources. Orcan’s modular ORC systems overcome the challenge of fluctuating heat demand by continuously generating power and converting excess or unused heat into electricity. Their modular design offers flexibility: capacity can be scaled to match uncertain geothermal output, modules can be relocated or reused, and systems can adapt to future changes in heat utilization. This reduces investment risks, lowers operating costs, and extends equipment life, making geothermal projects more economical and sustainable.

Geoelektrische Energieversorgung für emissionsfreie Quartiere - GeoSonde 400+

2025-10-08T16:41:12+00:00

Im Rahmen des F+E-Vorhabens GeoSonde 400 + werden Strategien zur Umsetzung von Systemen zur Nutzung geothermischer Systeme im tiefen oberflächennahen und mitteltiefen Bereich erarbeitet. Neben der Untersuchung der Umsetzung zur Integration der geothermischen Quellen in die Quartiersversorgung in Kombination mit anderen regenerativen Energiequellen werden Ansätze zur Erschließung der geothermischen Energie analysiert.

Das vorgestellte Projekt entwickelt im Rahmen der Untersuchung einer höheren Effizienz geothermischer Systeme ein integratives Konzept für thermosyphonbasierte Erdwärmesonden in mittlerer Tiefe (ca. 400 m), das insbesondere auch in abgelegenen Gebieten einsetzbar ist, in denen die Voraussetzungen für die Implementierung leistungsstarker hydrothermaler Systeme nicht gegeben sind.

Weiterhin wird im Rahmen einer Modellbetrachtung ein Ansatz zur einer zentralen Wärmeversorgung einer typischen ländlichen Siedlungseinheit mit 400 Einwohnern in 75 Haushalten über den Ansatz mitteltiefe Geothermie / Wärmepumpe und Elektro-Heizkessel unter Nutzung von ortsnah erzeugtem Windstrom vorgestellt.

Geothermische Erkundung mit moderner 3D-Seismik für das Projekt WärmeWerk Wörth (DEKAPALATIN)

2025-09-23T11:25:13+00:00

Das WärmeWerk Wörth ist ein Joint Venture der drei Partner EnBW, Daimler Truck und der Stadt Wörth am Rhein, welches sich zum Ziel gesetzt hat, CO₂-neutrale Erdwärme für die regionale Wärmeversorgung und das Mercedes-Benz-Werk in Wörth am Rhein bereitzustellen. In einer Region mit einem sehr hohen geothermischen Potenzial gilt dieses Projekt als eines der Leuchtturmprojekte, welches neue Explorationskonzepte erproben und als Blaupause für andere Projekte dienen soll.

Geräuschreduktion durch KI-basierte Geothermiebohrung

2025-09-23T12:57:51+00:00

Die Nutzung geothermischer Energie in urbanen Räumen gewinnt zunehmend an Bedeutung und gilt als wesentlicher Baustein zur Erreichung internationaler Klimaziele. Der Einsatz entsprechender Technologien in Städten ist jedoch mit Herausforderungen verbunden – insbesondere durch die erhebliche Lärmbelastung, die beim Bohren entsteht. Bisherige Ansätze zur Lärmminderung sind meist manuell gesteuert und erweisen sich häufig als unzureichend, um die strengen gesetzlichen Grenzwerte im städtischen Umfeld einzuhalten. In dicht besiedelten Gebieten führen die für die Energiegewinnung notwendigen anfänglichen Tiefbohrungen oft zu starken Beeinträchtigungen der Anwohner. Vor allem die nächtlichen Lärmgrenzwerte von etwa 35 dB stellen angesichts eines durchgängigen 24/7-Betriebs eine erhebliche Hürde dar. Klassische Maßnahmen wie zeitliche Verschiebungen oder der Einsatz physischer Barrieren bieten nur begrenzte Wirkung.

Das vorgestellte Projekt setzt deshalb auf ein KI-gestütztes Assistenzsystem, das über die Möglichkeiten herkömmlicher Verfahren hinausgeht. Anstatt den Lärm lediglich nachträglich zu dämpfen, wird er direkt an der Quelle aktiv reduziert. Hierzu werden Deep Reinforcement Learning (DRL) und generative neuronale Netze kombiniert, um dem Bohrpersonal in Echtzeit optimierte Bohrparameter vorzuschlagen. So lassen sich Lärmemissionen wirksam verringern, ohne die Effizienz des Bohrprozesses zu beeinträchtigen.

Grüne Transformation mit großen Erdwärmesondenanlagen zum Heizen und Kühlen

2025-10-08T16:37:43+00:00

Das Potenzial der oberflächennahen Geothermie, z.B. durch Nutzung von Erdwärmesonden ist in der Branche bekannt, wird aber noch längst nicht annähernd ausgeschöpft. Im Rahmen des Vortrags werden mehrere Praxisbeispiele in unterschiedlichen Projektplanungs- bzw. -umsetzungs-Phasen vorgestellt. Besonderheit der Projekte: Aufgrund der geringen Frei-Flächenverfügbarkeit wurden bzw. werden die Erdwärmesonden überbaut, d.h. unter den Bodenplatten / Tiefgaragen / Untergeschossen installiert.

Harnessing Dry-Hot Rock Geothermal Resources in Hot-Spot Volcanic Islands Using Supercritical CO₂

2025-09-23T10:48:47+00:00

Objective/ Scope

Volcanic islands such as Lanzarote combine high geothermal gradients with resource constraints — limited freshwater, land mass and reliance on imported fossil fuels. Harnessing dry-hot rock conditions through closed-loop sCO₂ systems provides a pathway for baseload clean electricity and multi-sector integration. sCO₂ geothermal plants provide baseload electricity, which can drive desalination, green hydrogen production, and agricultural heating. Waste heat cascades enhance water output and enable greenhouse agriculture, strengthening food security and reducing imports. Hydrogen production under stable geothermal power further positions islands as renewable fuel hubs.

Methodology Followed (75–100 words)

Lanzarote, part of the Canary Island plume chain, remains thermally active. Crustal thickness of 6–10 km and geothermal gradients of 70–90 °C/km yield >200 °C at 2–3 km depth. The Timanfaya eruption (1730–1736) highlights ongoing magmatic activity. These factors lower drilling depth and cost while ensuring long-term resource sustainability. Hot-spot volcanic islands represent high-value geothermal settings due to shallow magmatic intrusions and thin oceanic crust. Lanzarote (Canary Islands) is an example where supercritical carbon dioxide (sCO₂) in a closed-loop configuration offers an efficient and sustainable alternative to conventional water-based systems. This paper presents the geological setting, thermal structure, and engineering advantages of sCO₂, and evaluates its integration with desalination, green hydrogen, and agriculture. The approach maximizes energy efficiency, reduces environmental impact, and aligns with EU funding priorities for energy transition.

Results/ Conclusions (100–200 words)

sCO₂ geothermal plants provide baseload electricity, which can drive desalination, green hydrogen production, and agricultural heating. Waste heat cascades enhance water output and enable greenhouse agriculture, strengthening food security and reducing imports. Hydrogen production under stable geothermal power further positions islands as renewable fuel hubs. Shallower drilling reduces CAPEX by 25–35% compared to continental systems. Smaller turbines and reduced water handling lower plant costs and downtime. These advantages align with EU Green Deal, RE Power EU, and Horizon Europe priorities for innovative renewable systems. Closed-loop sCO₂ plants deliver zero-emission power, displace fossil imports, and support circular resource use. Benefits extend to job creation across drilling, O&M, desalination, agriculture, and hydrogen industries, fostering local resilience. The model demonstrated for Lanzarote applies to volcanic islands worldwide, including the Azores, Réunion, Hawaii, and Icelandic outer islands, where high heat flow, resource scarcity, and fossil fuel dependency create similar conditions.

Novel/Additive Information

sCO₂ closed-loop systems in volcanic islands combine geological suitability with technical efficiency. They provide continuous clean power, freshwater, hydrogen, and agricultural support while minimizing environmental risks. This integrated strategy enhances both energy security and socio-economic resilience for island communities. To address the challenge of land, Exceed Energy Inc. has optimized the subsurface wells placement to generate between 200MW-300MW in 1400sq m (1.4 hectares) of surface land parcel capable of powering ~250,000 homes and large industries at >98% capacity factor on a 24/7 baseload making it the most competitive renewable power development operator to date using 10x less land mass as solar and 5x less than wind.

How Next-Gen Geothermal Financing is Evolving at the Level of Innovation Clusters, Firms, and Technologies

2025-07-03T11:37:30+00:00

BRIEF DESCRIPTION

Underground Ventures has collected investment data from 2008 to 2025 H1, which shows how geothermal financing is evolving at the level of innovation clusters, firms, and technologies. The research tracks the growth of next-generation geothermal technologies necessary to grow geothermal energy production. Among other insights, we show how types of financing are changing as risk profiles change, how oil and gas corporates continue to be integral, how North American clusters import capital from Europe, the key role of American capital markets, and the investment - or lack of - into specific technology segments in deep geothermal energy.

EXTENDED ABSTRACT

In our research, 183 funding rounds have been analyzed, covering 62 geothermal companies and 219 investors. In the largest study of its kind, we demonstrate:

(1) Capital invested in geothermal tech has grown rapidly, and the type of financing has evolved from grants and equity to debt and infrastructure as startups mature and de-risk. This is mostly driven by tech-enabled project developers, who have more predictable future revenues compared to companies selling technology products. In the first half of 2025, less capital was raised compared to the two preceding years, and therefore this year is likely to bring an overall decrease in investments. We do not conclude that this breaks the growth trend, because it is still within a reasonable range of deviation given that the overall fundraising is driven especially by a few firms.

Identifying thermal convection using basin modeling and fluid mechanics in the Upper Rhine Graben

2025-09-23T10:50:29+00:00

Identifying thermal convection using basin modeling and fluid mechanics in the Upper Rhine Graben

Innovatives Rückspülsystem für Hochtemperaturfilter zur effizienten Thermalwasseraufbereitung in geothermischen Anlagen

2025-09-23T10:49:39+00:00

Die effiziente Aufbereitung von Thermalwasser stellt eine zentrale Herausforderung für den wirtschaftlichen und nachhaltigen Betrieb geothermischer Anlagen dar. Insbesondere bei hohen Temperaturen und mineralstoffreichen Wässern stoßen konventionelle Filtersysteme an ihre Grenzen. Wir präsentieren ein neu entwickeltes, rückspülbares Hochtemperatur-Filtersystem, das für Betriebstemperaturen bis 160 °C ausgelegt ist und über ein integriertes Rückspülwassermanagement verfügt.

Das System ermöglicht eine signifikante Reduktion der Betriebskosten durch minimierten Wartungsaufwand und eine drastische Senkung der Entsorgungskosten des Rückspülwassers. Ein zentrales Element ist die gezielte Wärmerückgewinnung aus dem Rückspülwasser, das in den sekundären Heizkreislauf eingespeist wird. Gleichzeitig wird durch das Rückspülwassermanagement sichergestellt, dass keine unkontrollierte Ableitung in die konventionelle Entwässerung erfolgt – ein häufiges regulatorisches und betriebliches Problem.

Die vorgestellte Lösung leistet einen wichtigen Beitrag zur Effizienzsteigerung geothermischer Anlagen und damit zur Umsetzung der Energiewende. Erste Betriebserfahrungen zeigen eine hohe Systemstabilität, eine verlängerte Filterstandzeit sowie eine verbesserte Gesamtwirtschaftlichkeit. Der Vortrag stellt das technische Konzept, die Funktionsweise sowie erste Betriebsergebnisse vor und diskutiert das Potenzial für den breiten Einsatz in der Geothermie.

Integrated static, dynamic, and geomechanical modeling of an EGS site: the Utah FORGE case study

2025-08-29T13:20:01+00:00

Enhanced geothermal systems (EGS) have the potential to accelerate geothermal energy development beyond the traditional hydrothermal regions. However, the understanding, characterization, and modeling of EGS are challenging because of geological, structural, and mechanical complexity, before and after injection, production, and stimulation operations. Forecasting energy production and injection operations requires robust characterization and modeling approaches within the different geosciences and engineering disciplines. The integrated multidisciplinary approach accounts for key aspects of the geoscience and engineering domains while preserving consistency across multiple modeling stages.

We will describe an integrated workflow to characterize the properties and behavior of an enhanced geothermal system (EGS) in four steps, applied to the Utah FORGE dataset (Moore et al., 2020). The FORGE project was selected for its public access to geothermal data resources, which are shared to promote the understanding of EGS worldwide.

The first step of the workflow is generating a 3D geological model (Mulyani et al., 2023), comprising the site's geological structure, including faults and lithological boundaries, as a 3D grided model. Well and surface data are used to model the lithology distribution and to predict the temperature. A discrete model of natural fractures is constructed with a tectonic-based prediction algorithm and used in turn to derive permeability distributions.

The second step is stimulation design (Khan et al., 2024), based on reservoir mechanical properties and natural fracture geometry and incorporating stimulation engineering constraints (pumping strategy, fluid and proppant properties) which allows for forecasting hydraulic fracture propagation and selecting the most effective stimulation strategy. The results show that the choice of a more complex model, together with the incorporation of the natural fracture network model, allows obtaining a more accurate model of the hydraulic fractures.

Dynamic heat and fluid flow simulations then calibrate the permeability of the natural and hydraulic fractures, as well as the initial temperature distribution, by matching them to a circulation test and to the temperature gradient respectively. At this stage, the model is considered representative and used to run 30-year forecasts of heat production.

Finally, the flow simulations are coupled with a geomechanical model to compute stress changes over time. These results will be used to analyze the stability of the wellbore trajectories and the integrity of cement and completions, as well as the occurrence of rock failure and fault/fracture reactivation due to temperature and pressure changes, which in turn allow estimating induced seismicity.

Integration der Geothermie in die kommunalen Wärmeplanung Münchens

2025-09-23T12:22:15+00:00

Gemäß dem Wärmeplanungsgesetz sind kommunale Gebiete in Deutschland mit mehr als 100.000 Einwohnern verpflichtet, eine umfassende Wärmeplanung bis 2026 zu erstellen. Die Nutzung der Geothermie spielt dabei in München eine entscheidende Rolle, da sie durch ihre hohe Effizienz einen signifikanten Beitrag zur Dekarbonisierung des Wärme- und Kältesektors leisten kann. Um die vielfältigen geothermischen Potenziale erfolgreich in die Wärmeplanung zu integrieren, sind jedoch Methoden erforderlich, die angepasste Analysen für einen breiten Anwendungsbereich ermöglichen.

In diesem Beitrag wird der ganzheitliche Ansatz Münchens vorgestellt, der Bestands- und Potenzialanalyse mit rechtlichen, technischen und wirtschaftlichen Kriterien sowie die Ausweisung von Eignungsgebieten umfasst. Darüber hinaus wird die Umsetzungsstrategie der Wärmeplanung präsentiert, deren zentrale Bausteine eine gezielte Unterstützung des Ausbaus der Geothermie mittels Quartiersarbeit, Bebauungsplanung, Förderbausteinen und Bürgervernetzung sind.

Kritische Rohstoffe aus geothermischen Fluiden: Herkunft, Gewinnung, Demonstration

2025-09-23T12:59:39+00:00

Kritische Rohstoffe aus geothermischen Fluiden: Herkunft, Gewinnung, Demonstration

LESSONS FROM HIGH ENTHALPY DRILLING IN EAST AFRICA

2025-08-21T14:45:59+00:00

High enthalpy geothermal drilling in East Africa presents a number of challenges e.g. extreme formation temperatures (~370 deg C), complex geology, and remote locations / logistics.

These projects have driven innovative approaches in well design, materials selection, operational execution and local supply chain management.

This presentation distills key lessons learned by MDG in recent East African campaigns, including temperature management, well integrity challenges and adaptive drilling practices in fractured volcanic formations.

By examining these lessons through the lens of European geothermal ambitions, particularly in regions looking to develop deep and/or high enthalpy projects, the presentation explores how proven strategies could be adapted to European regulatory frameworks, subsurface conditions, and infrastructure / planning constraints.

The presentation will provide insight into how frontier geothermal experience and learnings can inform safer, more efficient drilling in emerging European deep geothermal projects (high and low enthalpy) accelerating progress towards delivering decarbonised heat and power solutions.

Mehrlagige Erdwärmekollektoren alias Erdeisspeicher – Thermische Potentialanalyse

2025-09-23T12:10:44+00:00

Die Stadtwerke Stuttgart GmbH (SWS) plant derzeit die Versorgung eines größeren Infrastrukturprojektes im Stadtteil Stuttgart-Hausen mit erneuerbarer Wärme und Kälte. Ein Teil des Erdaushubes, welcher im Zuge der Errichtung anfällt, wird aus natur- und immissionsschutzrechtlichen Gründen im Süden der Anlage zu einem Erdhügel aufgeschüttet. Als Umweltwärmequelle (und -senke) soll dieses ca. 18.000 m³ umfassende Erdbauwerk in mehreren Lagen mit Erdwärmekollektoren ausgestattet werden.

Über Wärmepumpen wird dem Kollektor im Winter Wärme entzogen, wodurch der Boden gezielt bis in die Vereisung gefahren wird. Im Sommer soll die Bodenkälte zur Deckung von Kühlanforderungen genutzt werden. Zusätzlich stehen alternative Wärmequellen zur thermischen Regeneration des Kollektors zur Verfügung. Solche mehrlagigen Erdwärmekollektoren können in Anlehnung an ein gleichnamiges Forschungsvorhaben der Stadtwerke Schleswig auch als „Erdeisspeicher“ bezeichnet werden.

Im Vortrag werden die Ergebnisse umfangreicher thermischer Simulationen zum erwarteten energetischen Potential des Bauwerkes zusammengefasst und erörtert. Ziel der Untersuchungen war einerseits die Ermittlung der zu erwartenden Lade- und Entladeleistungen und andererseits die saisonale Speicherkapazität des Bauwerkes. Weiterführend wurden verschiedene Methoden zur thermischen Aktivierung des Erdbauwerkes untersucht sowie die Ausbreitung der Eisbildung im Boden und die Eignung zur kurz- und/oder mittelfristigen Lastverschiebung.

Im Sinne eines Ausblicks wird die potentielle Wirtschaftlichkeit dieses Systems z.B. im Vergleich zu Erdbeckenwärmespeichern oder einlagigen Erdwärmekollektoren diskutiert sowie die relevanten Randbedingungen hierzu.

Methoden zur Potenzialberechnung oberflächennaher Geothermie – Überblick und Vergleich

2025-10-11T07:14:52+00:00

Im Forschungsprojekt WärmeGut werden unter anderem Methoden und Modelle entwickelt, um das Potenzial von oberflächennaher Geothermie in ganz Deutschland durch den Einsatz von Erdwärmsonden, -kollektoren und -brunnen zu bestimmen. In diesem Beitrag werden die methodisch konsistenten Modelle vorgestellt, mit welchen diese Potenziale berechnet werden und ein Vorschlag für eine allgemeingültige Herangehensweise abgeleitet. Dabei spielen bspw. die gegenseitige Beeinflussung von Erdwärmesonden genauso eine Rolle wie die Berücksichtigung von Betriebsweisen und vorliegenden Lastprofilen aus unterschiedlichen Bedarfssektoren.

MOBILER SHAKER FÜR HOCHAUFLÖSENDE GEOTHERMIE-SEISMIK: TECHNOLOGISCHER FORTSCHRITT UND FELDERGEBNISSE.

2025-09-23T10:48:04+00:00

Das Projekt zur Entwicklung des Herrenknecht UrbanVibroTruck wurde erfolgreich abgeschlossen. In Kooperation mit dem Geophysikalischen Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und mit Förderung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) konnte eine neuartige Technologie für die reflexionsseismische Erkundung im urbanen Raum realisiert und validiert werden.

Der UrbanVibroTruck stellt eine bedeutende Weiterentwicklung im Bereich der aktiven Seismik dar. Sein kompakter, straßenzugelassener Aufbau ermöglicht flexible Einsätze auch in dicht besiedelten Gebieten, die bislang seismisch nur eingeschränkt erschließbar waren. Der speziell entwickelte P-Wellen-Shaker zeichnet sich durch eine hohe Quellsignalstabilität über ein breites Frequenzspektrum sowie durch einen stark reduzierten Geräuschpegel aus — beides zentrale Anforderungen für den Einsatz im städtischen Umfeld.

Ein wesentlicher Innovationsschwerpunkt des Projekts war die Entwicklung eines Systems zur direkten Messung der eingeleiteten Bodenkraft. Die so erfassten Echtzeit-Daten erlauben eine präzise Kontrolle und Validierung der Vibratorleistung während der Messungen und tragen wesentlich zur Verbesserung der Signalqualität und zur Erhöhung der Auflösung seismischer Abbildungen bei.

Im Rahmen der Feldtests wurden umfassende Messkampagnen erfolgreich durchgeführt. Die erzielten hochauflösenden seismischen Profile demonstrieren die Leistungsfähigkeit des Systems und zeigen das große Potenzial des UrbanVibroTrucks für die geothermische Exploration insbesondere im urbanen Raum. Mit dieser Technologie wird erstmals die systematische und flächendeckende geophysikalische Charakterisierung geothermisch nutzbarer Strukturen in Städten technisch und logistisch praktikabel.

Die Ergebnisse der Validierung und der seismischen Erkundungen werden in dieser Präsentation vorgestellt.

Modellierung des thermohydraulischen Einflussbereichs von thermischen Grundwassernutzungen mit dem Thermischen Online Modell TOM – ein innovatives Werkzeug für Baden-Württemberg –

2025-09-23T10:47:15+00:00

Die thermohydraulischen Auswirkungen von mittleren und großen thermischen Anlagen zur Grundwasserwärmenutzung können zukünftig in Baden-Württemberg im Rahmen des Wasserrechtsverfahren über eine numerische Grundwassermodellierung dargestellt werden. Hierfür wurde das Thermische Online Modell (TOM) entwickelt, das als Fachanwendung LGRBtom verfügbar gemacht wird. Es handelt sich um eine Online-Anwendung, die über einen Web-Browser bedient wird. Die Anwendung erfordert hydrogeologische Grundkenntnisse, jedoch keine detaillierten Modellierungskenntnisse.

NANT and ANAT: Fast, Affordable, High-Resolution Prospection Methods for Geothermal Systems

2025-09-23T11:17:15+00:00

Seismic tomography is a geophysical imaging technique that reconstructs the velocity of seismic waves traveling through the Earth to infer the mechanical properties of the subsurface. Traditionally, this method relies on artificial sources—such as explosions or vibroseis trucks—whose location and characteristics are precisely known. While effective, these sources often involve high costs and complex logistical operations. Alternatively, natural earthquakes offer a low-cost solution for seismic tomography, yet their use is limited or even unfeasible in geologically quiet regions.

A groundbreaking alternative lies in the Earth's ever-present ambient seismic noise—a type of seismic signal available anywhere on the planet, free of cost. This noise can be harnessed to build velocity models through a technique known as Ambient Noise Tomography (ANT). ANT has proven effective for imaging Earth structures at continental, regional, and local scales, including volcanoes and geothermal systems. However, one major limitation for industrial applications has been its relatively low resolution.

This limitation is now being overcome with the advent of seismic nodes—compact, low-cost sensors that can be deployed in large numbers to dramatically increase spatial resolution. This evolution of the method is known as Nodal Ambient Noise Tomography (NANT). Using NANT, we can construct high-resolution 3D models of S-wave velocity. Moreover, the same seismic network can be used to extract information about seismic attenuation through a technique called Ambient Noise Attenuation Tomography (ANAT), which enables the construction of 3D attenuation models. These models are particularly valuable in geothermal exploration, as they help identify fluid pathways and fracture zones.

In this study, we present results from a geothermal exploration project in Switzerland, showcasing the significant potential and advantages of applying NANT and attenuation tomography in the search for geothermal resources, highlighting their effectiveness in imaging the Permo‐Carboniferous Troughs and crystalline basement.

Neue Lösungsansätze für geothermisches Bohren – CityRig Beitrag zur geplanten Wärmewende

2025-09-04T18:18:39+00:00

Der aktuelle Fokus liegt auf kompakten Bohranlagen, die durch ihre Einsetzbarkeit auf städtischen Bohrplätzen maßgeblich zur Realisierung der Wärmewende beitragen. Das urbane Bohrkonzept von HV verbindet platzsparendes Design mit Flexibilität: Skidding- oder Steppingsysteme ermöglichen Mehrfachbohrungen an einem Standort. Eingehauste Anlagenkomponenten minimieren Lärmemissionen und der Betrieb vom lokalen Stromnetz eliminiert Abgasemissionen. Ergänzend hinzu kommen innovative Technologien wie Energierückgewinnung in der Rohrhandhabung, KI-gestützte Lärmvermeidung sowie ein digitaler Bohrsimulator. Dieser ermöglicht Training, Prozessoptimierung und kontinuierliches Lernen aus realen Bohrdaten, was wiederum die Effizienz, die Kosten und die Sicherheit der Bohrarbeiten optimiert.

Niedrigtemperatur Aquiferspeicher in Deutschland: Demonstration der Chancen und Grenzen am Beispiel Berlin

2025-09-23T12:58:25+00:00

Die saisonale Wärmespeicherung im Niedertemperaturbereich gilt als Schlüsseltechnologie zur ganzjährigen Nutzung von Erneuerbaren Energien in urbanen Räumen – mit zusätzlichem Potenzial für Kühlung und Grundwassersanierung

Im DemoSpeicher Projekt wurde die Machbarkeit eines Niedrig-Temperatur Aquiferspeichers (NT-ATES) im urbanen Gebiet demonstriert. Als repräsentativen Standort wurde der Hinterhof eines Bürogebäudes in Berlin-Mitte gewählt. Aufgrund der dichten Bebauung war es nicht möglich ein klassisches Doublettensystem zu realisieren. Stattdessen wurde ein vertikaler, unidirektionaler Koaxialbrunnen (Grundwasserzirkulationsbrunnen, GWZB) mit 27 m Endteufe und Filterstreckenabstand von 6 m installiert. Förderung und Injektion finden ganzjährlich im selben Bohrloch statt. Die zulässige Temperaturspreizung ist in Berlin auf 3 K begrenzt. Bezogen auf die örtliche Grundwassertemperatur von ca. 14 °C kann die thermische Beladung des Grundwasserleiters daher nur zwischen 11 °C und 17 °C variieren was der ökonomischen Effizienz entgegensteht. Die Brunnenanlage wurde als integrierte Wärme- und Kältequelle im Rahmen der energetischen Gebäudesanierung geplant und dient zur Deckung der Grundlast mit einer maximalen Fördermenge von 1.7 l/s. Der Brunnen wurde Ende Juni 2024 in Betrieb genommen.

Wir überwachen die thermohydraulischen, geochemischen und ökologischen Einflüsse auf den Grundwasserleiter an drei Messbrunnen, die sich ebenfalls im Hinterhof befinden. U.a. wurden für tiefendifferenzierte Temperaturmessungen DTS Kabel und eine Temperaturmesskette verlegt.

Die hochauflösenden Temperaturmessungen zeigen eine vertikale Zirkulation des Grundwassers innerhalb des Grundwasserleiters durch die Injektion von abgekühlten/erwärmtem Grundwasser im Winter/Sommer unmittelbar nach Inbetriebnahme. Dies beeinflusst mit zunehmender Betriebsdauer die Fördertemperaturen. Vorläufige Modellierungen deuten ebenfalls auf einen potenziellen thermischen Kurzschluss hin und werfen die Frage auf, ob das Brunnensystem eher eine saisonale thermische Regeneration des Grundwasserleiters als einen aktiven Wärmespeicher darstellt.

Oberflächennahe und mitteltiefe Wärmespeicher

2025-09-30T07:32:05+00:00

Ein nachhaltiges Energiesystem der Zukunft benötigt geeignete Speichertechnologien zum Ausgleich zwischen Energiebereitstellung und Nachfrage.

Geothermische Speicher sind grundsätzlich Wärmespeicher (Thermal Energy Storage, TES) im Untergrund (Underground Thermal Energy Storage, UTES). Generell versteht man hier unter „Wärme“ sowohl Wärme im üblichen Sinne als auch Kälte. Geothermische Speicher dienen der temporären, meist saisonalen, Speicherung von Wärme, aber auch von Kälte zur Überbrückung der zeitlichen Diskrepanz zwischen Angebot und Bedarf. Zu den geothermischen Speicher gehören u.a. Erdsondenspeicher (BTES) sowie Aquiferspeicher (ATES).

Im Vortrag wird auf diese beiden Speichertypen eingegangen sowie Unterschiede und Besonderheiten thematisiert. Das Hintergrundpapier des Fachausschusses Wissenschaft & Bildung des Bundesverbands Geothermie zur geothermischer Speichertechnologie wird ebenfalls vorgestellt. Regionale Beispiele und Ergebnisse numerischer Modellierungen werden besprochen.

Optimizing the Lifecycle Performance of Geothermal Wells while reducing Operational Risks and Environmental Impact

2025-09-04T16:00:04+00:00

The growing global demand for clean, sustainable energy has positioned geothermal energy as a vital component of the energy transition. However, the development of geothermal wells presents unique challenges, including high temperatures, corrosive environments, complex subsurface conditions, and the need for cost-effective drilling and completion solutions. To address these challenges, an integrated solution is required, tailored to optimize the lifecycle performance of geothermal wells while reducing operational risks and environmental impact.

SLB offers such an integrated solution, leveraging advanced technologies, expertise, and workflows across the geothermal value chain. From subsurface evaluation to well construction and production optimization, the solution includes high-temperature-resistant drilling systems, corrosion-resistant materials, advanced cementing techniques, and robust well integrity management practices. With state-of-the-art subsurface imaging and modelling tools, SLB enables accurate resource characterization and efficient well planning, ensuring precise targeting of geothermal reservoirs.

SLB’s proprietary drilling systems, such as high-performance drill bits, rotary steerable systems, and drilling fluids engineered for extreme geothermal environments, have demonstrated the capacity to deliver improved drilling efficiency, reduce non-productive time, and enhance safety, including in projects such as the Eavor-Link™ Active Magnetic Ranging (AMR) system at its first-of-a-kind project in Geretsried, Germany.

For well completion, SLB offers high-temperature packers, expandable tubular systems, and advanced production logging technologies, ensuring long-term well integrity and optimal energy extraction. Furthermore, we have several wellbore stability optimization studies run for sub-horizontal and horizontal geothermal doublets in the Paris Basin. Rounding off our digital offering we have real-time data acquisition and digital well planning tools to enable continuous monitoring and adaptive decision-making, driving operational excellence.

By integrating these cutting-edge technologies and workflows, SLB provides a comprehensive approach to geothermal well development, enabling operators to maximize resource recovery, minimize costs, and accelerate project timelines. In alignment with global sustainability goals, SLB's integrated solution supports the development of geothermal energy as a reliable, low-carbon energy source for the future.

Potenziale von offenen Systemen im Neubau und Bestand

2025-10-11T07:18:02+00:00

Die thermische Nutzung von Grundwasser und Oberflächengewässern ist eine effiziente und nachhaltige Lösung der oberflächennahen Geothermie – besonders in dicht besiedelten Gebieten mit hohem Wärme- und Kühlbedarf.

Im Vortrag werden drei großtechnische Anlagen in Neubau- und Bestandsprojekten vorgestellt, die unterschiedliche geologische, hydrologische und infrastrukturelle Rahmenbedingungen widerspiegeln.

Dabei werden typische Herausforderungen in Planung, Genehmigung und Betrieb beleuchtet sowie zentrale Erfolgsfaktoren aufgezeigt – von hydrogeologischen Voruntersuchungen über Monitoringkonzepte bis zur Integration in komplexe Energiesysteme.

Ein Vergleich mit alternativen Systemen wie Erdwärmesonden verdeutlicht die Potenziale und Grenzen der offenen Systeme. Ziel ist es, auf Basis konkreter Erfahrungen praxisnahe Hinweise für zukünftige Projekte zu geben und Impulse für eine breitere Nutzung dieser Technologie zu setzen.

Probability of triggering significant earthquakes through geoenergy projects

2025-09-23T11:17:57+00:00

Die Vorhersage maximal möglicher Erdbeben, die durch massive Eingriffe in den Untergrund ausgelöst werden, ist ein dringendes praktisches Problem. Um dieses Problem zu lösen, schlagen wir vor, zwischen der Wahrscheinlichkeit gut kontrollierter induzierter seismischer Ereignisse und der Wahrscheinlichkeit ausgelöster tektonischer Erdbeben mit unkontrollierten Brüchen, die weit über den Wirkungsbereich hinausreichen, zu unterscheiden. Um diesen Ansatz in die Praxis umzusetzen, führen wir das Konzept des seismotektonischen Kontinuums ein und kombinieren es mit dem Seismogenic-Index Modell und der Lower-Bound Statistik der Frequenz-Magnituden-Verteilung induzierter Erdbeben. Auf dieser Grundlage schlagen wir vor, die Worst-Case-Wahrscheinlichkeit für die Auslösung eines tektonischen Erdbebens großer Magnitude in einem Kontinuum zu berechnen und zu überwachen. Zur Veranschaulichung unseres Ansatzes betrachten wir mehrere Fallstudien, darunter die klassische Fallstudie der Denver-Erdbebenserie von 1962–1968, das Groninger Gasfeld und die Geothermieanlage Pohang in Südkorea.

Progressive planning and management of the exploration of deep greenfield hydrothermal reservoirs

2025-09-23T11:23:17+00:00

The realisation of deep geothermal projects is extremely difficult due to uncertainties in reservoir characterisation, challenges in drilling operations and the complexity of defining stress fields caused by abundant faults and fractures, leaving the significant potential for carbon-free energy mostly untapped. These issues are particularly critical during the planning stages of greenfield developments, such as potential definition, well design and placement, reservoir performance prediction, environmental compliance and concession acquisition. Although not all information is available, a step-by-step, agile project management approach using all physical and numerical modelling possibilities, in addition to systematic data acquisition, is required.

Revolutionizing Geoenergy Project Design and Collaboration: Celsius Design Assistant

2025-08-29T14:38:53+00:00

The decarbonization of the built environment demands innovative tools to accelerate the adoption of geoenergy solutions, yet the industry continues to face significant challenges. These include the time-intensive nature of system design, fragmented workflows, and the complexity of integrating technical, economic, and environmental considerations. To address these barriers, Celsius Energy has developed the Celsius Design Assistant, a web-based application that delivers rapid, accurate, and collaborative techno-economic assessments of geothermal energy systems.

The Celsius Design Assistant is designed to optimize the entire pre-design process for geoenergy projects by integrating advanced algorithms and models that simulate geothermal system performance within the context of specific building typologies, energy demands, and site characteristics. By leveraging these models, the platform provides energy managers and engineers with highly accurate dimensioning of geothermal systems while evaluating their financial feasibility and environmental impact. Additionally, the Celsius Design Assistant incorporates a scenario-generation engine that allows users to compare multiple design options in terms of cost, energy efficiency, and carbon footprint reduction, enabling data-driven decision-making.

The total amount of human labour is reduced by a factor of at least 10, representing savings of several thousand euros per pre-design, which is essential for scaling up.

Unlike traditional commercial software, the Celsius Design Assistant is engineered to facilitate collaboration across multidisciplinary teams. Its architecture balances computational rigor with user accessibility, exposing only the necessary level of technical complexity to streamline workflows. The platform also integrates seamlessly into Celsius Energy’s broader value chain, ensuring continuity from early project conception through to detailed design and execution.

This presentation will delve into the development and architecture of the Celsius Design Assistant, including its underlying modeling frameworks, user-centric interface design, and its impact on reducing project development time. Case studies from early deployments will be presented to illustrate the tool’s effectiveness in providing optimized geothermal energy solutions and engaging clients in technical and financial discussions. Furthermore, the presentation will explore how the Celsius Design Assistant contributes to the promotion of geoenergy as a cornerstone of carbon footprint reduction strategies in the building sector, aligning with net-zero goals.

Shallow Geothermal Energy Utilization in Alluvial Aquifers: Insights from Thermal Response Testing and Monitoring in a Commercial Building in Zagreb, Croatia

2025-09-23T12:59:01+00:00

Shallow geothermal energy systems utilizing borehole heat exchangers (BHEs) represent a important sustainable heating and cooling solutions today, particularly in urban environments where space constraints and environmental regulations demand efficient, low-carbon alternatives to traditional fossil fuel-based systems. The efficiancy of such systems is heavily influenced by local geological, thermogeological and hydrogeological conditions. In regions with high groundwater hydraulic conductivity, such as alluvial aquifers, convective heat transfer can significantly enhance heat extraction and rejection rates of the BHE. This study presents empirical findings from the installation and monitoring of a ground source heat pump (GSHP) system in a commercial building in Velika Gorica, near Zagreb, Croatia. The system comprises eight vertical BHEs, each 100 meters deep, embedded within a Quaternary alluvial aquifer characterized by substantial groundwater flow. A thermal response step test (TRST) conducted on the site revealed a high effective thermal conductivity coefficient, attributable to positive convective heat transfer driven by groundwater advection. This configuration serves as a testbed for evaluating thermo-hydro-mechanical (THM) interactions in convective-dominated regimes, contributing to broader research objectives under the InnoGeoPot project (Innovative Research Methods for Assessing Geothermal Energy and Thermal Energy Storage Potential), funded by the Croatian Science Foundation (IP-2022-10-4206).

The geological setting of the study site is near the river Sava alluvial plain which forms Zagreb shallow aquifer system. The area is dominated by Holocene and Pleistocene deposits, including gravels, sands, and silts, with thicknesses varying from 20 to 100 meters on a broader area. The aquifer is divided into two hydraulically connected layers: a shallow alluvial horizon (primarily coarse gravels and sands, up to 40 meters thick in the eastern parts) and a deeper marsh horizon (sands, gravels, and silty clays, up to 60 meters thick). The overburden, consisting of low-permeability clays, is minimal—typically 1 to 5 meters—allowing direct recharge from the Sava River and resulting in groundwater levels fluctuating during high and low river stages. Hydraulic conductivity in the upper aquifer reaches approximately 1 cm/s, while the lower layer exhibits values around 0.4 cm/s, both indicative of high permeability that facilitates significant groundwater flow. This flow regime introduces advective heat transport, which overlays conductive heat transfer, thereby amplifying the thermal performance of BHEs. Regional geothermal gradients in the area range from 4 to 5 °C per 100 meters, with static ground temperatures around 13,7 °C at the site, as measured during initial circulation prior to TRST.

The BHE installation involved drilling eight boreholes to 100 meters depth, each with a diameter of 152 mm, using specialized equipment. The heat exchangers consist of four 32 mm PE100 RC SDR11 pipes configured in a 2U-loop, grouted with a flexible mixture of 60% bentonite clay and 40% portland cement, achieving a thermal conductivity of 1.2 W/m·°C.. The TRT was performed on the first BHE (BHE-1) from 31^st of July to 5^th of August 2026, using a custom apparatus with a maximum heater capacity of 9.0 kW. Data logging employed a HOBO U30 Series Data Logger with HOBOware Pro Software, recording parameters at 5-minute intervals, including inlet/outlet temperatures, flow rates, voltage, current, and ambient conditions. The TRT methodology followed established protocols (Eskilson, 1987; Eklof & Gehlin, 1996, Kurevija 2018) to determine effective thermal conductivity, borehole thermal resistance and steady state extraction rates. The test then proceeded in three stepped power phases to simulate varying thermal loads and identify steady-state conditions.

First phase had duration of 70 hours with heaters operated at an average power of 6088 W, injecting 298 kWh into the ground. Inlet/outlet temperatures stabilized at +24.4/+26.9 °C, a 10.7 °C rise above static conditions, indicating robust heat extraction potential without significant subcooling. Second phase had duration of 24 hours with heaters operated at an average power of 4293 W, injecting 141 kWh into the ground. Inlet/outlet temperatures stabilized at +22.2/+24.1 °C and 8.4 °C above static. Third phase had duration of 24 hours with heaters operated at an average power of 2321 W, injecting 56 kWh into the ground. Inlet/outlet temperatures stabilized at +20.2/+19.2 °C and 5.5 °C above static. Analysis focused on the linear portion of the mean fluid temperature versus natural logarithm of time plot, post-15 hours to account for initial transient effects and borehole resistance. Analysis shows extremely high value of 3,16 W/m °C, significantly exceeding typical conductive-only scenarios (e.g., 1.5-1.8 W/m·°C for saturated sands/gravels due to—effects from convective enhancement of groundwater flow. Extraction capacity of the BHE, according to EN14511 norm (minimum allowable entering source temperature from BHE = 0°C) was determined to be 69,8 W/m, or 7 kW per one borehole, which is by far greatest extraction rate of BHE measured so far in Republic of Croatia.

These results underscore the advantages of alluvial aquifers for geothermal applications and BHE: advection mitigates long-term ground subcooling, promoting seasonal regeneration and sustained system efficiency. In non-permeable formations, conductive heat transfer alone leads to progressive temperature depletion over years, potentially degrading GSHP coefficient of performance (COP) and seasonal performance factor (SPF). Here, hydraulic gradients ensure thermal recharge, maintaining near-initial conditions annually.

This fieldwork monitoring integrates into the InnoGeoPot project, a trilateral collaboration between Croatia, Slovenia, and Switzerland aimed at advancing geothermal potential assessment and subsurface energy storage). Project InnoGeoPot focuses on developing multi-scale 3D geological, hydrogeological, and THM models for pilot areas, including urban Zagreb and Ljubljana, and transboundary aquifers in northwestern Croatia/northeastern Slovenia. The project addresses gaps in decision-support systems (DSS) for shallow-to-medium-deep BHEs (up to 500 m), incorporating parameters like thermal conductivity, diffusivity, hydraulic conductivity, and groundwater flow regimes. In Zagreb, where shallow aquifers exhibit high permeability but limited storage potential due to unconfined flow, the project also explores medium-deep options, potentially revitalizing abandoned hydrocarbon wells via coaxial retrofits for direct heat production or closed-loop circulation. Monitoring equipment installed at the site—including temperature sensors along BHE profiles, existing piezometers for hydraulic gradients, and energy and temperature meters in building and in heat pump—facilitates real-time data collection on THM interactions. This enables long-term validation of models, quantifying convective contributions and optimizing BHE spacing to minimize thermal interference in urban settings. Preliminary data from the site highlight a 20-30% efficiency gain from advection, informing DSS tools for site-specific designs.

The innovative aspects of this research lie in bridging field measurements with regional modeling: traditional TRT assumes conduction dominance, but here adaption of the protocols for convective regimes for enhanced accuracy were made. Using this recorded data at the site, future work under InnoGeoPot will expand to numerical simulations (e.g., using FEFLOW) for scenario forecasting, including climate change effects on groundwater levels and thermal plumes. Empirical insights from this site will calibrate these models, fostering sustainable geothermal deployment and policy tools for urban planners. In conclusion, this study demonstrates the transformative potential of convective-enhanced geothermal systems in alluvial aquifers, with the test site installation serving as a scalable prototype. By yielding high extraction rates and resilient performance, it advances low-carbon building solutions, while InnoGeoPot's interdisciplinary framework ensures transferable methodologies for global usage.

ACKNOWLEDGMENT

This work was supported by the Croatian Science Foundation under the project number HRZZ-IP-2022-10-4206

Split Happens: Unlocking Flow Rate Efficiency with Multi-Activation Circulating Subs in SplitFlow Mode.

2025-09-23T12:46:12+00:00

OBJECTIVES/SCOPE:

This paper explores the innovative application of Split Flow using multiple activation circulating subs to enhance drilling performance across recent geothermal and conventional operations in Europe. While the benefits of circulating subs are well-established, the strategic use of SplitFlow—where drilling fluid is partially diverted from the BHA directly to the annulus—has demonstrated significant improvements in flow rates, annular velocity, and system cooling bringing huge benefits for operators.

Drawing on recent field data from high-profile Geothermal wells in Poland, and conventional wells in the UK, and Romania, this paper presents a practical evaluation of Split Flow to deliver hydraulic efficiency, hole cleaning, and bottom hole assembly (BHA) cooling.

This paper contributes novel insights to the existing literature by demonstrating how SplitFlow can be tailored to meet specific well objectives, offering practicing engineers a flexible and effective tool for improving drilling efficiency and reducing operational costs.

METHODS PROCEDURES, PROCESS:

The use of Split Flow has been used in variety of high profile applications in the past 3 years, especially in Europe and more recently on Geothermal wells in Germany, The Netherlands and Poland. The system is flexible and tools are set up and deployed based on the desired outcome; for example, cooling BHA components in hot geothermal applications would require a different set up to one which requires maximizing hole cleaning. There are also potential further benefits to adapting circulating subs to be used in split flow mode such as a resulting reduction in ECD and a reduction in pump pressure.

RESULTS, OBSERVATIONS, CONCLUSIONS:

The paper will review the real results from applying Split Flow in three recent applications in detail covering different hole sizes and different client objectives;

Flow re-distribution in Poland’s deepest Geothermal well.
Increasing annular velocity in North Sea, UK
Feeding RSS / MWD with optimal flow rate, Romania.

Flow re-distribution:

Split Flow was chosen in the 5 7/8” section to dampen the hydraulic impact force of the fluid at the bit and formation interface, yet redistribute the total flow across the system and boost the annular velocity higher up the string. The overall flow rate remained the same during the drilling, but instead of 100% out the bit, it was reduced to 66% at the bit and 33% out the tool.

Increase Annular Velocity

Split Flow has been adopted in a long-term project in the UK and is now used in two hole sizes to increase flow rates to a level which are not possible while drilling. We will show how using a 60% / 40% split it has been able to provide a 93% increase in Annular Velocity in the 13 ⅜” casing, a 12-15% increase in flow rate in the 17 ½” section, time and cost savings by avoiding a dedicated BHA trip, and no cleanout run.

Feeding RSS / MWD with optimal flow rate

Split Flow has been used while drilling ahead to provide the BHA the flow rate it needs to to perform to its optimum, while providing the drilling system more overall flow to evacuate cuttings and clean the hole. This flow rate is not possible while drilling 100% through the bit.

TBC: In 2025 we also had a “trial” with Eavor in Germany and we are about to start again – so we may be able to share more as things progress.

Please explain how this paper will present novel (new) or additive information to the existing body of literature that can be of benefit to a practicing engineer.

This paper practically demonstrates over a sequence of successful operations to show how application of SplitFlow system can improve hole cleaning and deliver well objective and help Geothermal operators unlock flow rate efficiency .

Strategie für Bohrverträge - Erkenntnisse aus über 20 Jahren

2025-09-23T12:44:52+00:00

Soll aus der Kommunalen Wärmeplanung eine Wärmewende auch aus Geothermie werden, dann müssen viele kommunale Projekte ihre Bohrarbeiten EU-weit aus-schreiben. Dabei gilt es, sich Tiefbohrexperten zu marktüblichen Preisen zu sichern und die Vergabeverfahren im Projektzeitplan abzuschließen.

Im Dialog mit den Auftraggebern und ihren Planern erarbeiten wir Vergabeunterlagen und Vertragswerke für alle Leistungen rund um Geothermiebohrungen. Die Vergabe-verfahren mit den Verhandlungen über Bohrtechnik, Preise und Verträge sind eine Mammutaufgabe.

Schon bei der Auswahl des Vertragskonzepts – Generalunternehmer oder einzelne Lose – müssen die Weichen richtig gestellt werden. Falsche Auswahlentscheidun-gen haben in jüngerer Vergangenheit das Bohren für einige Auftraggeber unnötig verteuert. Bei den Eignungskriterien sind hohe Hürden ratsam, denn unerfahrene Unternehmen bieten oft erstaunlich niedrige Preise, aber machen dem Auftraggeber in den Verhandlungen oder in der Ausführungsphase das Leben schwer. Beim Auswählen und Gewichten der Zuschlagskriterien ist eine enge Abstimmung zwi-schen geologisch-technischen Beratern und Juristen nötig, damit schlussendlich das beste Paket aus Qualität der Bohrarbeiten, Bohrdauer und Vertragsklauseln den Zu-schlag erhält.

Für die Vergabeverhandlungen braucht es viel Erfahrung, um den Fokus auf die pra-xisrelevanten Fragen zu lenken, damit die Zeit nicht für Nebensächlichkeiten ver-geudet wird. Jeder im Projektteam sollte das nötige Verständnis für technische Abläu-fe, Schnittstellen und Risiken haben, die in den Verträgen adressiert werden. Auch bei der Angebotsauswertung spielt dieses Erfahrungswissen eine große Rolle, um die Angaben der Bieter anhand der Zuschlagsmatrix sachgerecht zu bewerten.

Bei all dem sollten sich Auftraggeber nur auf Partner mit langjähriger Geothermie-Erfahrung aus möglichst vielen erfolgreichen Projekten verlassen. Der Mehraufwand für eine optimale Vorbereitung ist dann nur ein Bruchteil des Betrages, den der Auf-traggeber mit hervorragenden Verhandlungsergebnissen einspart.

Success factors for the realisation of Geothermal Projects in the Netherland

2025-09-23T10:46:30+00:00

Succsess factors for the realisation of Geothermal Projects in the Netherland

Super Duplex Rising Columns with Quick Couplings. Deep Geothermal Applications in the Dogger Aquifer, Île-de-France.

2025-09-23T10:52:29+00:00

ABSTRACT – Geotherm 2026

Title: Super Duplex Rising Columns with Quick Couplings. Deep Geothermal Applications in the Dogger Aquifer, Île-de-France.

Technische und wirtschaftliche Machbarkeit der geothermischen Kühlung am Beispiel der Türkei

2025-09-23T12:21:39+00:00

Die Studie untersucht das Potenzial der geothermischen Kühlung in der Türkei im Rahmen der Deutsch-Türkischen Energiepartnerschaft. Sie analysiert technische Konzepte wie Absorptions- und Adsorptionskälteanlagen sowie Dampstrahlkühlsysteme und vergleicht diese hinsichtlich Effizienz, Wirtschaftlichkeit und CO₂-Einsparung mit konventionellen, elektrisch betriebenen Kühlsystemen. Die Ergebnisse zeigen, dass geothermische Kühlung nicht nur ökologisch sinnvoll, sondern auch wirtschaftlich wettbewerbsfähig ist – insbesondere bei Nutzung bestehender geothermischer Infrastruktur. Die Studie empfiehlt konkrete Umsetzungsmodelle und zeigt Wege zur Integration in bestehende Wärme- und Kältenetze auf. Der Vortrag ordnet die Ergebnisse in den Bereich der tiefen Geothermie ein und bietet Impulse für die internationale Zusammenarbeit und Projektentwicklung.

Die Studienergebnisse werden in einem Vortrag vorgestellt. Die dargestellte Wirtschaftlichkeit wurde für den Zielmarkt Türkei analysiert. Der Autor Hainer Menzel wird die Bedingungen analysieren, unter welchen die gefundenen Ergebnisse auch für andere Märkte, wie den Deutschen relevant sind.

The Best of Both Worlds: Integrating Geothermal and Air-Source Heat Pumps

2025-09-23T12:15:47+00:00

This presentation would detail the life cycle of (designing, implementing and operating) a hybrid heat pump system through the concrete example of a realized project, the Melea – The Health Concept Hotel in Sárvár, Hungary. The building's original heating and cooling system was designed to rely on district heating and air-to-water heat pumps. However, due to changes in the economic environment, a complete redesign of the system was required to shift towards a purely renewable energy source solution, even while the construction of the building was already underway.

The presentation would guide the audience step-by-step through the project phases, highlighting the design and implementation process of the hybrid system, which combines geothermal heat pumps (GSHP) and air-to-water heat pumps (ASHP).

The initial step involved extensive consultation with mechanical engineers to clarify energy demands, followed by a thermal response thest (TRT) to understand the specific soil properties of the site. Subsequently, a borehole field modeling was used to optimize the system for a 25-year lifespan for 81 pieces of BHEs. The accurate coordinate accurate design of the probe field and the creation of a 3D model for the machine room were crucial for precise execution and minimizing on-site improvisation, thereby reducing investment costs. During drilling, electric drilling rigs were employed, which are quiet and compact and green.

Innovative elements of the system include a six-pipe unit. As Melea is a wellness hotel with both heating and cooling demands in winter and summer, this technology allows the heat generated during cooling to be directed into the heating system instead of being discharged into the ground, thereby nearly doubling the system's efficiency. The heart of the system is an advanced automation and data acquisition system, which operates in a coordinated manner, optimizing equipment performance for maximum efficiency and safety based on external and ground-side temperatures, as well as the building's specific demands. The collected data will contribute to more effective design and operation of future systems.

The advantages of the hybrid heat pump system include reliable and flexible operation, space efficiency (requiring fewer ground probes), and energy efficiency. Although the initial investment cost may be higher, it offers quick payback and lower operating costs. The presentation would also discuss how this technology can be applied to other similar projects, such as wellness facilities with simultaneous heating and cooling demands, urban environments with limited space, or cases with unique design requirements benefiting from 3D modeling.

Tiefe Spuren des Klimawandels

2025-09-23T11:21:56+00:00

Im Vortrag wird anhand ausgewählter hessischer Temperaturprofile gezeigt, wie der Einfluss der Klimaerwärmung in die Tiefe „eingeschrieben“ ist. Mit Hilfe eines numerischen Wärmeleitungsmodells wird anschaulich gemacht, wie sich Änderungen der Lufttemperatur in den Untergrund fortpflanzen und welche zeitlichen Skalen dabei relevant sind. Die Verbindung von geothermischer Exploration und Klimaforschung eröffnet so neue Perspektiven: Bohrlochmessungen dienen nicht nur der Energiegewinnung, sondern zugleich als stille Klimazeugen, die den Wandel der letzten ein bis zwei Jahrhunderte dokumentieren.

Transparenz? Ja klar. Aber wieviel und nach welchen Maßgaben? Ein Blick auf die Vorgaben des Geologiedatengesetzes

2025-10-08T16:42:34+00:00

Das Geologiedatengesetz ist seit gut fünf Jahren in Kraft. Seine Regelungen, insbesondere die Vorschriften zur Übermittlung und (zeitlich gestaffelten) öffentlichen Bereitstellung von Daten sind nicht unumstritten. Die Rechtsprechung hat sich damit befassen müssen und noch ist offen, ob und wie sich das Bundesverfassungsgericht dazu positioniert. Und wann sind Daten „inhaberlos“? Wie ist aktuell die Behördenpraxis in den Bundesländern?

Viele Fragen und gute Gründe, sich mit diesem doch noch recht jungen Gesetz näher zu befassen.

Unlocking Geothermal Potential for Resilient Greenhouse Heating in Lviv, Ukraine

2025-08-25T11:47:51+00:00

Die Region Lemberg in der Ukraine mit ihrer starken landwirtschaftlichen Basis steht vor erheblichen energiepolitischen Herausforderungen, die mit ihrer Abhängigkeit von importierten fossilen Brennstoffen, insbesondere russischem Gas, zusammenhängen. Diese Schwachstellen wurden durch den anhaltenden Krieg noch verschärft, der über 40 % der Energieinfrastruktur der Ukraine zerstört und zu einem starken Anstieg der Energiepreise geführt hat. Dies hat etwa 35 % der Gewächshausbetriebe in der Region zur Einstellung ihres Betriebs gezwungen, was eine direkte Bedrohung für die Ernährungssicherheit und die lokale wirtschaftliche Stabilität darstellt. In diesem Zusammenhang bietet die Geothermie eine Chance für einen Wandel. Als lokale, erneuerbare Energiequelle kann Erdwärme eine Alternative für die Beheizung von Gewächshäusern bieten und sowohl die landwirtschaftliche Produktivität der Ukraine als auch ihre strategischen Ziele der Energieunabhängigkeit und Klimaziele unterstützen.

Das Projekt hat das Potenzial von Erdwärme für die Beheizung von Gewächshäusern in Busk (Westukraine) bewertet. Durch die Bewertung der geothermischen Ressourcen und ihrer technischen, marktwirtschaftlichen und regulatorischen Machbarkeit soll das Projekt ukrainischen und niederländischen Agrarunternehmern Einblicke in die Rentabilität geothermischer Lösungen vermitteln. Das Projekt trägt direkt zur Umstellung der Ukraine auf saubere Energie bei, fördert die lokale wirtschaftliche Erholung und unterstützt die Ziele für nachhaltige Entwicklung (SDGs).

Viscosified System for Enhanced Acidizing of Geothermal Wells in Sandstone Formations

2025-09-23T10:45:38+00:00

In geothermal projects, the main goal of acidizing injector wells in sandstones is scale removal and consequently injectivity increase. At low temperature, hydrochloric-based treatment fluids are commonly employed for this purpose. In this context, employing diverting agents to prevent acids from leaking into the most permeable sub-layer of the target zone is recommendable.

This paper presents the surfactant-based product SDA-550 which shows a tendency of forming rodlike micelles in acidic solutions. Here, a chaotic worm-like arrangement of dissolved molecules leads to an increase in viscosity. This behavior creates a temporary blocking effect which causes fluid diversion and facilitates successful acidizing.

Preparing the first field trial in a Dutch geothermal well, we performed extensive lab experiments regarding solubility of solid samples, corrosion of metal coupons, and rheology of acidic recipes containing different concentrations of SDA-550. For dissolving carbonates, as well as silicates in the Slochteren sandstone formation (BHST at approximately 75°C), HCl- and HCl/HF-based recipes were pumped in a stepwise approach. The addition of SDA-550 and hence the viscosity of the diverter step was adjusted based upon lab experience and in accordance with the client.

The subsequent injection test with brine revealed a significant improvement in injectivity of the formation. While keeping the well head pressure at a constant level, we could increase the pumping rate by a factor of four. This great result was achieved due to the superior chemical properties of our innovative diverter agent combined with the great effectiveness of the tailor-made treatment fluids. Thus, laboratory and field results impressively proof that we have reached the next level of acidizing sandstones.

Wissenschaftliche Grundlagen für den geothermischen Ausbau im Rahmen der Explorationsinitiative des Bundes

2025-09-23T11:22:36+00:00

Klimafreundliche Heizenergie aus geothermischen Quellen ist die Grundlage einer im Vergleich zur luftgekoppelten Wärmepumpe besonders effizienten und stromsparenden Wärmeversorgung. Bundesweit kann die erfolgreiche Erschließung der Geothermie nur dann schnell gelingen, wenn die gesamte Bandbreite der geothermischen Technologien von der Oberfläche bis in die Tiefe eingesetzt wird. Um die Klimaschutzziele auch im Gebäudesektor entlang des vorgegeben Zeitkorridors zu erreichen, ist ein zügiger Ausbau der Geothermie notwendig.
Bereits die vergangene Bundesregierung hat den Handlungsbedarf erkannt und verschiedene Förderinstrumente geschaffen, die in der Erdwärmekampagne zusammengefasst wurden. Die aktuelle Bundesregierung intensiviert die Unterstützung für den geothermischen Ausbau nun mit der Explorationsinitiative durch Bereitstellung von Fördermitteln. Es werden insbesondere Standorte angesprochen, die durch geringe Datendichte oder beschränkt nutzbare Altdaten ein hohes Explorationsrisiko aufweisen. Ziel der Explorationsinitiative ist es, eine durch plausible Fündigkeitseinschätzung und fundierte Datenlage günstige Ausgangslage zu schaffen, auf deren Basis die geothermische Projektentwicklung am jeweiligen Standort durch die Explorationsinitiative vorangetrieben werden kann.
Zur Unterstützung der Explorationsinitiative werden die Forschungsprojekte WärmeGut und Warm-Up durch das Bundeswirtschaftsministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) gefördert, durch die die wissenschaftliche Grundlage für die Explorationsinitiative zusammengetragen, aufgearbeitet und im etablierten Informationssystem zur Geothermie, GeotIS öffentlich bereitgestellt wird.

Dieser Beitrag fasst den Fortschritt in den beiden Projekten WärmeGut und Warm-UP zusammen und gibt einen Ausblick auf eine geothermische Explorationsstrategie zum Wärmeausbau in Deutschland, die durch Bundesmittel gezielt gefördert und durch wissenschaftliche Daten solide untermauert wird.