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Multimethod exploration of the hydrothermal reservoir in Bad Soden-Salmünster, Germany

Schäffer, R. and Bär, K. and Sass, I. (2018):
Multimethod exploration of the hydrothermal reservoir in Bad Soden-Salmünster, Germany.
In: Zeitschrift der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften = German Journal of Geology, Schweizerbart, pp. 311-333, 169, (3), ISSN 1860-1804,
DOI: 10.1127/zdgg/2018/0147,
[Online-Edition: http://www.ingentaconnect.com/content/schweiz/zdgg/pre-print...],
[Article]

Abstract

The Spessart Spa at Bad Soden-Salmünster extracts carbon dioxide bearing thermal brine from three wells. To utilise the thermal brine for balneology in the spa it is necessary to heat the brine, given that the maximum temperature is ‘only’ 23.7 °C. The management of the spa intends to lower financial expenses by increasing the utilisation of renewable energies. This has led to the investigations presented here, focussing on whether hotter brine could be produced by deepening existing wells or drilling new deeper wells. Additionally, optional heat supply from shallow geothermal systems is examined. The wells of Bad Soden-Salmünster are the deepest drill holes in the region reaching a depth of 539 m. Since there are neither deeper wells nor available geophysical exploration data, predicting the geological structure of the deeper underground is a challenging aspect of this exploration. Therefore, a multimethod approach has been chosen here. Firstly, a combination of historical data and new measurements is used to discuss origin and genesis of the thermal brine. Secondly, using literature data and an outcrop analogue study, the geological units beneath Bad Soden-Salmünster are predicted and assigned petrophysical properties. Thirdly, the open-flow potential of the used wells and data from pumping tests are evaluated. Finally, the geothermal potential of the reservoir at Bad Soden-Salmünster is estimated. The chosen multimethod approach is shown to provide a comparatively quick and cost efficient option for establishing a reliable database that enables geothermal exploration decisions as well as future simulations of different geothermal utilisation scenarios.

Item Type: Article
Erschienen: 2018
Creators: Schäffer, R. and Bär, K. and Sass, I.
Title: Multimethod exploration of the hydrothermal reservoir in Bad Soden-Salmünster, Germany
Language: English
Abstract:

The Spessart Spa at Bad Soden-Salmünster extracts carbon dioxide bearing thermal brine from three wells. To utilise the thermal brine for balneology in the spa it is necessary to heat the brine, given that the maximum temperature is ‘only’ 23.7 °C. The management of the spa intends to lower financial expenses by increasing the utilisation of renewable energies. This has led to the investigations presented here, focussing on whether hotter brine could be produced by deepening existing wells or drilling new deeper wells. Additionally, optional heat supply from shallow geothermal systems is examined. The wells of Bad Soden-Salmünster are the deepest drill holes in the region reaching a depth of 539 m. Since there are neither deeper wells nor available geophysical exploration data, predicting the geological structure of the deeper underground is a challenging aspect of this exploration. Therefore, a multimethod approach has been chosen here. Firstly, a combination of historical data and new measurements is used to discuss origin and genesis of the thermal brine. Secondly, using literature data and an outcrop analogue study, the geological units beneath Bad Soden-Salmünster are predicted and assigned petrophysical properties. Thirdly, the open-flow potential of the used wells and data from pumping tests are evaluated. Finally, the geothermal potential of the reservoir at Bad Soden-Salmünster is estimated. The chosen multimethod approach is shown to provide a comparatively quick and cost efficient option for establishing a reliable database that enables geothermal exploration decisions as well as future simulations of different geothermal utilisation scenarios.

Journal or Publication Title: Zeitschrift der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften = German Journal of Geology
Volume: 169
Number: 3
Publisher: Schweizerbart
Uncontrolled Keywords: geothermal, exploration, exploitation, thermal brine, mineral water, well reuse
Divisions: 11 Department of Materials and Earth Sciences
11 Department of Materials and Earth Sciences > Earth Science
11 Department of Materials and Earth Sciences > Earth Science > Geothermal Science and Technology
Date Deposited: 16 Oct 2018 11:54
DOI: 10.1127/zdgg/2018/0147
Official URL: http://www.ingentaconnect.com/content/schweiz/zdgg/pre-print...
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Geothermie, Erkundung, Thermalsole, Mineralwasser, Nutzung von BestandsbohrungenGerman
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Die Spessart-Therme in Bad Soden-Salmünster nutzt kohlendioxidhaltige Thermalsole aus drei Bohrungen für balneologische Zwecke. Da die Soletemperatur maximal 23,7 °C beträgt, muss vor der Nutzung die Sole aufgeheizt werden. Der Betreiber der Therme beabsichtigt durch die verstärkte Nutzung erneuerbarer Energien Kosten zu sparen. Deswegen soll geprüft werden, ob durch die Vertiefung der bestehenden Brunnen oder durch das Abteufen tieferer Bohrungen heißere Sole erschlossen werden kann. Außerdem sollen Optionen zur Nutzung oberflächennaher Geothermie zur Bereitstellung von Wärme durch die Nutzung von Wärmepumpen ermittelt werden. Da die Sprudelbrunnen Bad Soden-Salmünsters mit einer maximalen Teufe von 539 m die tiefsten Bohrungen der Region sind und auch kaum weitere Kenntnisse über den Aufbau des tieferen Untergrundes vorhanden sind, wird hier ein Multimethodenansatz zur geothermischen Erkundung gewählt. Erstens werden historische Daten und Zeitreihen mit dem Ergebnis eigener hydrochemischer Messungen kombiniert, um Aussagen über Herkunft und Genese der Thermalsole zu treffen. Zweitens werden anhand von Literaturdaten und einer Aufschlussanalogstudie eine Vorhersage geologischer Einheiten im Untergrund Bad Soden-Salmünster getroffen und diesen petrophysikalische Kennwerte zugeordnet. Drittens werden Förderraten der Thermalsole und Pumpversuchsdaten ausgewertet, um hydraulische Kennwerte für die verschiedenen geologischen Einheiten zu ermitteln. Abschließend wird das geothermale Potenzial im Untergrund der Spessart-Therme in Bad Soden-Salmünster abgeschätzt. Der gewählte Multimethoden-Ansatz ist eine wirtschaftliche und schnelle Möglichkeit, eine Datengrundlage zu schaffen, um Entscheidungen hinsichtlich einer geothermalen Nutzung herbeizuführen.German
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