Messprinzip

Mit dem FIELAX Wärmestrommesssystem wird die Temperatur abhängig von der Zeit aufgezeichnet. Die Temperaturen werden mit 22 Thermistoren aufgezeichnet, die in einem Sensorstring angeordnet sind. Der Sensorstring enthält zudem einen Heizdraht, mit dem eine bestimmte Energiemenge in das Sediment freigesetzt wird.

  • A: Absenkung zum Meeresgrund
  • B: Eindringung in den Meeresboden
  • C: Messung des Abklingens der Reibungswärme
  • D: Hitzepuls
  • E: Messung des Abklingens des Hitzepuls
  • F: Herausziehen und an die Oberfläche zurückbringen

Was ist Wärmestrom?

Der Begriff ‘geothermaler Wärmestrom’ bezieht sich auf die thermische Energie, die kontinuierlich durch Konvektion oder Konduktion (Wärmeleitung) aus dem Erdinneren zur Erdoberfläche transportiert wird. Die geothermale Wärme ist die treibende Kraft für eine Vielzahl geologischer Prozesse, die in der Erdkruste stattfinden z.B. der Plattentektonik. Sie treibt aber auch chemische Reaktionen an, wie die thermische Zersetzung von organischen Stoffen, die wiederum zur  Kohlenwasserstoff (Öl und Gas) -bildung führt. Oberflächennah ist der geothermische Gradient relativ konstant mit durchschnittlich 30 K pro Kilometer Tiefe. Es gibt jedoch auch Orte, an denen er höher sein kann z.B. entlang des Mittelozeanischen Rückens.

Wie wird die Wärmestromdichte ermittelt?

Obwohl die Rede von Wärmestromdichtemessungen ist, kann die Wärmestromdichte selbst nicht direkt gemessen werden. Gemäß dem Fourierschen Gesetz der konduktiven Wärmeleitung kann die Wärmestromdichte jedoch aus dem Produkt des thermischen Gradienten und der thermischen Leitfähigkeit bestimmt werden. Voraussetzung hierfür sind stationäre Verhältnisse, die sich in einem linearen thermischen Gradienten äußern.

Wofür werden Wärmestromdichte-Messungen durchgeführt?

Da konduktive Wärmetransportprozesse in der Erdkruste über geologische Zeitskalen hinweg stablile Systeme bilden, ist der geothermale Wärmefluss eine wichtige Randbedingung für die Modellierung der geologischen Entwicklung von Sedimentbecken. Diese dienen im Bereich der Erdölgeologie der Erforschung der Ergiebigkeit von Öl- und Gasreservoirs. So wird die Reife (Maturation) des Ursprungsgesteins entscheidend von der Temperatur bestimmt. Zudem erlauben Wärmeflussmessungen Stabilitätsanalysen von Gashydratvorkommen. Ein neues Tätigkeitsfeld für Wärmestromdichtemessungen hat in jüngerer Zeit der Offshore-Windenergiemarkt eröffnet: Bei der Erkundung von Trassen für Energiekabel sind insbesondere thermische Leitfähigkeitswerte von Bedeutung, da sie eine Abschätzung über die Verlustwärmeabführung und Temperaturentwicklung sowie mögliche Umweltauswirkungen im Sediment ermöglichen.

Lesen Sie unsere Broschüren für detaillierte Informationen:

„Heat flow“ Brochüre „Prediction of Sediment Temperatures“ Brochüre

Wärmeleitfähigkeitsmessung im Watt

Seit Frühjahr 2018 können wir Wärmeleitfähigkeitsmessungen im Wattenmeer in Tiefen bis zu 6m anbieten. Das Bild zeigt die Installation eines 3,5m Sensorstrings. Das gesamte Equipment kann per pedes durch das Wattenmeer transportiert werden.