Projekt

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COTHERM2 - COmbined hydrological, geochemical and geophysical modelling of geotTHERMal systems II.

Titel Englisch COTHERM2 - COmbined hydrological, geochemical and geophysical modelling of geotTHERMal systems II.
Gesuchsteller/in Driesner Thomas
Nummer 160757
Förderungsinstrument Sinergia
Forschungseinrichtung Institut für Geochemie und Petrologie ETH Zürich
Hochschule ETH Zürich - ETHZ
Hauptdisziplin Geophysik
Beginn/Ende 01.09.2015 - 31.10.2017
Bewilligter Betrag 300'943.00
Alle Daten anzeigen

Alle Disziplinen (4)

Disziplin
Geophysik
Geologie
Andere Gebiete der Erdwissenschaften
Geochemie

Keywords (7)

geochemistry; geothermal; numerical simulation; reactive transport modeling; fluid-rock interaction; geophysics; supercritical

Lay Summary (Deutsch)

Lead
COTHERM2 erforscht einen spektakulären neuen Typus von Geothermalsystemen, der 2009 am Krafla Vulkan in Island erbohrt wurde und extrem heisses Wasser (über 450 Grad) enthält.
Lay summary

COTHERM2 bringt vier Forschungsgruppen aus den Bereichen Hydrologie, Geologie, Geochemie und Geophysik von der ETH Zürich, dem Paul Scherrer Institut und der Universität von Island zusammen, um die Struktur, Dynamik und Funktionsweise von natürlichen Geothermalsystemen in vulkanischen Gebieten wie Island besser zu verstehen. COTHERM2 setzt den Schwerpunkt auf einen spektakulären neuen Typus von Geothermalsystemen, der 2009 am Krafla Vulkan in Island erbohrt wurde und extrem heisses Wasser (über 450 Grad, normale Geothermalsysteme werden selten heisser als 300 Grad) in 2 km Tiefe über einem Magmakörper enthält. Isländische Forscher fanden heraus, dass die Nutzung solcher Systeme bis zu 10 mal mehr Elektrizität pro Bohrloch erbringen könnte. COTHERM2 wird Methoden entwickeln, wie man solch wirtschaftlich attraktiven und wissenschaftlich hochinteressanten Systeme auch in anderen Gegenden lokalisieren kann. Zudem werden wir die hydrologischen und geochemischen Prozesse, die in diesen Systemen ablaufen, mit einem multi-disziplinären Ansatz untersuchen, um durch ein besseres Verständnis eine mögliche nachhaltige Nutzung zu erlauben.  

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 22.07.2015

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Mitarbeitende

Publikationen

Publikation
Permeability Changes Resulting from Quartz Precipitation and Dissolution around Upper Crustal Intrusions
Scott Samuel W., Driesner Thomas (2018), Permeability Changes Resulting from Quartz Precipitation and Dissolution around Upper Crustal Intrusions, in Geofluids, 2018, 1-19.
The thermal structure and temporal evolution of high-enthalpy geothermal systems
Scott Samuel, Driesner Thomas, Weis Philipp (2016), The thermal structure and temporal evolution of high-enthalpy geothermal systems, in GEOTHERMICS, 33-47.
Geologic controls on supercritical geothermal resources above magmatic intrusions
Scott Samuel, Driesner Thomas, Weis Philipph (2015), Geologic controls on supercritical geothermal resources above magmatic intrusions, in NATURE COMMUNICATIONS, 7837.

Zusammenarbeit

Gruppe / Person Land
Formen der Zusammenarbeit
Geophysics Department, Schlumberger Cambridge Research Centre Grossbritannien und Nordirland (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
Geoforschungszentrum Potsdam Deutschland (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
IMAGE Island (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
Institute of Geophysics, University of Lausanne Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
Petroleum Engineering, Heriot Watt University Grossbritannien und Nordirland (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
Prof. Olaf Kolditz, Helmholtz Centre for Environmental Research – UFZ, Leipzi Deutschland (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
University of Edinburgh, Prof. Dr. Andrew Curtis Grossbritannien und Nordirland (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
Nationale Gesellschaft für die Lagerung von radioaktiven Abfällen (NAGRA) Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
Dr. Barbara Lothenbach, EMPA Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
Swiss Competence Center on Energy Research - Supply of Electricity (SCCER-SoE) Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Forschungsinfrastrukturen
- Austausch von Mitarbeitern
Department of Geology and Geological Engineering, Colorado School of Mines, Golden CO Vereinigte Staaten von Amerika (Nordamerika)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
Equinor Norwegen (Europa)
- Industrie/Wirtschaft/weitere anwendungs-orientierte Zusammenarbeit
International Partnership for Geothermal Technology Island (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
CNRS Toulouse, France - Geochemistry Frankreich (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
Geophysics Group, University of Adelaide Australien (Ozeanien)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
Prof. Stephan Matthai, Reservoir Engineering, University of Melbourne Australien (Ozeanien)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Austausch von Mitarbeitern
Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences, MIT, USA - Sulfur geochemistry in hydrothermal systems Vereinigte Staaten von Amerika (Nordamerika)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
School of Earth and Space Exploration Arizona State University, USA - Aqueous speciation and biogeo Vereinigte Staaten von Amerika (Nordamerika)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
Iceland GeoSurvey Island (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
DRG Island (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
Prof. Dr. Thomas Wagner, University of Helsinki, Finnland Finnland (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
Forschungszentrum Jülich, and Universitaet of Aachen Deutschland (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
Reykjavik Energy Island (Europa)
- Industrie/Wirtschaft/weitere anwendungs-orientierte Zusammenarbeit

Wissenschaftliche Veranstaltungen

Aktiver Beitrag

Titel Art des Beitrags Titel des Artikels oder Beitrages Datum Ort Beteiligte Personen
Goldschmidt Conference 2018 Vortrag im Rahmen einer Tagung Supercritical Fluids in Geothermal Systems: An Experimental Study 12.08.2018 Boston, Vereinigte Staaten von Amerika Hermanska Matylda; Stefansson Andri;
IMAGE final conference Poster Exploring the geothermal heat: Seismic properties as a function of reservoir conditions 04.10.2017 Akureyri, Island Grab Melchior Samuel; Maurer Hansruedi;
SCCER-SoE Annual Conference Poster CSMP++GEM for reactive transport modelling with solid solutions 15.09.2017 Birmensdorf, Schweiz Driesner Thomas; Yapparova Alina;
Goldschmidt Conference 2017 Vortrag im Rahmen einer Tagung Towards Green, Widely Applicable, and Low-Cost Geothermal Energy 13.08.2017 Paris, Frankreich Stefansson Andri;
Goldschmidt Conference 2017 Vortrag im Rahmen einer Tagung Reactive Transport Modelling of Alteration Assemblages at Butte Magmatic-Hydrothermal System 13.08.2017 Paris, Frankreich Kulik Dmitrii; Kosakowski Georg; Yapparova Alina; Driesner Thomas;
Goldschmidt Conference 2017 Vortrag im Rahmen einer Tagung Embedding ‘Rich Chemistry’ into Reactive Transport Modeling of Hydrothermal Systems 13.08.2017 Paris, Frankreich Kulik Dmitrii;
IEA Workgroup Meeting Einzelvortrag The COTHERM project 02.05.2017 Florenz, Italien Driesner Thomas;
Seminar of Institute of Petroleum Engineering Einzelvortrag How hydrothermal systems work 07.04.2017 Edinburgh, Grossbritannien und Nordirland Driesner Thomas;
IPGT SC Meeting Einzelvortrag Geothermal Reservoir/Systems Modelling in Switzerland 11.02.2017 Stanford, Vereinigte Staaten von Amerika Driesner Thomas;
Seminar Geothermie, KIT Einzelvortrag Interplay of heat transfer mechanismsand fluid properties in high-enthalpy geothermal systems 26.01.2017 Karlsruhe, Deutschland Driesner Thomas;
SCCER-SoE Annual Conference Poster Dynamics of boiling and condensation of saline fluids above magmatic intrusions 12.09.2016 Sion, Schweiz Scott Samuel Warren; Driesner Thomas;
SCCER-SoE Annual Conference Poster COTHERM – Seismic Characterization of Fractured Magmatic Geothermal Reservoirs 12.09.2016 Sion, Schweiz Maurer Hansruedi; Grab Melchior Samuel;
SCCER-SoE Annual Conference Poster Reactive transport modelling of two-phase geothermal systems 12.09.2016 Sion, Schweiz Yapparova Alina; Driesner Thomas; Kulik Dmitrii;
EGU General Assembly Vortrag im Rahmen einer Tagung The formation of alteration rims in basaltic lava flows upon hydrothermal circulation 17.04.2016 Vienna, Österreich Kulik Dmitrii; Kosakowski Georg; Grab Melchior Samuel; Driesner Thomas;
EGU General Assembly Vortrag im Rahmen einer Tagung Seismic properties of fluid bearing formations in magmatic geothermal systems: can we directly detect geothermal activity with seismic methods? 17.04.2016 Vienna, Österreich Grab Melchior Samuel; Scott Samuel Warren; Maurer Hansruedi;
EGU General Assembly Poster Characterization of seismic properties across scales: from the laboratory to the field scale 17.04.2016 Vienna, Österreich Grab Melchior Samuel; Maurer Hansruedi; Scott Samuel Warren;
Swiss Geoscience Meeting Poster The Thermal Structure of High-Enthalpy Geothermal Systems 20.11.2015 Basel, Schweiz Scott Samuel Warren; Driesner Thomas;
Swiss Geoscience Meeting Poster Fluid-rock interactions in Icelandic hydrothermal systems 20.11.2015 Basel, Schweiz Kulik Dmitrii; Kosakowski Georg; Thien Bruno;
SCCER-SoE Annual Conference Poster S. Scott, T. Driesner, P. Weis 10.09.2015 Neuchatel, Schweiz Driesner Thomas; Grab Melchior Samuel;
SCCER-SoE Annual Conference Poster Fluid-Rock Interactions in Icelandic Hydrothermal Systems 10.09.2015 Neuchatel, Schweiz Kulik Dmitrii; Kosakowski Georg; Thien Bruno;


Selber organisiert

Titel Datum Ort
SCCER-SoE PhD School 13.10.2015 Grimsel, Schweiz

Veranstaltungen zum Wissenstransfer

Aktiver Beitrag

Titel Art des Beitrags Titel des Artikels oder Beitrages Datum Ort Beteiligte Personen
Workshop on supercritical geothermal fluids Workshop 11.07.2018 Zuerich, Schweiz
Advanced Modelling Methods for Developing Supercritical geothermal Resources Workshop 17.01.2018 Zuerich, Schweiz


Verbundene Projekte

Nummer Titel Start Förderungsinstrument
135302 Quantitative Modeling of Ore-Forming Hydrothermal Systems 01.04.2011 Projektförderung (Abt. I-III)
172851 Key problems of heat and mass transfer in the earth's crust 01.05.2017 Projektförderung (Abt. I-III)
141843 COTHERM - COmbined hydrological, geochemical and geophysical modelling of geotTHERMal systems 01.09.2012 Sinergia
172851 Key problems of heat and mass transfer in the earth's crust 01.05.2017 Projektförderung (Abt. I-III)
153971 Modelling permeability and stimulation for deep heat mining 01.11.2014 NFP 70 Energiewende

Abstract

We propose a 12 month follow-up to the original 36 month COTHERM project, mostly to address new questions in the field of magmatically-driven, natural geothermal systems that emerged during the first two years of COTHERM. COTHERM started in 2012 as a synergistic collaboration with four sub-projects (SP1: The thermo-physical hydrology of geothermal systems , SP2: Geochemical reactive transport modeling of fluid-rock interaction, SP3: Characterizing geothermal systems with geophysical methods, SP4: Dynamics of active geothermal systems) to advance our understanding of the fundamental geological, chemical, and physical processes governing the sub-surface structure and dynamics of geothermal systems. COTHERM closely collaborates with several national and international projects such as IDDP, IPGT, IMAGE, and others.Our follow-up project will address fundamental questions regarding a new type of geothermal resources (so-called “supercritical resources”) that were recently discovered at Krafla Volcano, Iceland. Supercritical resources bear the potential to boost geothermal power production by up to an order of magnitude per well. During the COTHERM project we have developed the scientific and collaborative expertise to optimally address these problems. Besides SP-specific work, we propose several collaborative tasks involving two or more SPs:•Locating supercritical resources (collaboration mainly between SPs 1 and 3): Simulations of SP1 will indicate and define criteria for locating supercritical resources within a given system. SP3 will utilize the simulation results to evaluate possibilities of imaging the supercritical parts of geothermal systems.•Influence of heterogeneous host rock alteration on geothermal system structure (collaboration mainly between SP2 and SP1). SP2 found that the layered permeability distribution resulting from different degrees of alteration in lava flows and hyaloclastite layers may have strong influence on a geothermal system’s evolution. We will investigate this hypothesis from the thermo-hydraulic (SP1) and reactive transport (SP2) point of view. If strong feedbacks are detected, this will have mutual feedbacks on how the two collaborating SPs will proceed with their work.•Chemistry of supercritical geothermal fluids. SP4 has successfully proposed a conceptual model for the formation of supercritical fluids in geothermal systems and linking those to the observations the Krafla system. Unfortunately, for the lack of a comprehensive model for the thermodynamic data of solutes in supercritical aqueous fluids, this conceptual model cannot be simulated in its entirety. SP4 (field data and geochemical modeling), SP2 (reactive transport aspects), and S1 (fluid flow modeling) will therefore test and validate different aspects of the conceptual model in a collaborative effort.We expect that our collaborative research will continue to advance the quantitative understanding of the dynamic evolution of (supercritical) geothermal systems. Four young scientists from different geoscience sub-disciplines will work together and will to learn to communicate across boundaries. Such innovative young researchers who will ideally also function as multipliers for integrative research approaches towards better understanding the highly coupled, complex processes in geothermal systems and will be a key asset in Switzerland’s ongoing efforts to assess the potential of geothermal energy in this country.
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