Wärmestrom

Basierend auf den Wärmestrom-Messungen bieten wir Ihnen Auswertungen mit verschiedenen Modelltypen an:

• Das CableRouteModel ist ein vollständiges Modell zum Temperaturfeld in und um submarinen Energiekabeln. Das Modell beinhaltet heterogene thermische Sedimenteigenschaften, Erwärmung und Kühlung durch saisonale Variation der Bodenwassertemperatur sowie die zeitabhängige Verlustleistung des Kabels selbst. Anwendungen sind bspw. die Einhaltung des 2K-Kriteriums oder die Dimensionierung von Unterseekabeln (PDF-Flyer).
• Das 3D-Temperaturmodell wurde entwickelt, um dreidimensional Temperaturverteilungen in Meeressedimenten oder an Land berechnen zu können. Dabei werden gemessene thermische Eigenschaften des Sediments/Bodens und Annäherungen an die saisonale Temperaturschwankung des Wassers/der Luft verwendet. So können sowohl saisonale Effekte, als auch der Einfluss von Wärmequellen oder -senken (wie Energiekabel oder Erdkollektoren) modelliert werden.

Lesen Sie unsere Broschüre „Prediction of Sediment Temperatures“ (PDF) für weitere Informationen:

Im Auftrag von Wissenschaft und Offshore-Industrie führen wir als Dienstleister weltweit Wärmestrom-Messungen mit unseren Systemen durch und interpretieren die Ergebnisse.

Ein typischer Wärmestrom-Messauftrag umfasst dabei:

• Vermietung oder Verkauf sowie  Verfrachtung des Equipments
• Stellung von erfahrenem und sicherheitsgeschultem Messpersonal
• Durchführung von Messungen an Bord
• Datenqualitätsprüfung an Bord
• Umfassende Dateninterpretation und -analyse an Land

Ein Datensatz einer Heatflow-Messung beinhaltet je Messpunkt:

• Temperaturen über Eindringtiefe und Zeit
• Wärmeleitfähigkeiten über Eindringtiefe
• Spezifische Wärmekapazität über Eindringtiefe
• Gerechnete Wärmestromdichte des Messpunktes

Die Wärmestromdichtesonde misst in-situ die thermische Leitfähigkeit und den thermischen Gradienten, womit sich die Wärmestromdichte im Sediment bestimmen lässt. Die Sonde ist mit einer aktiven Messlänge von 6 m ausgestattet, auf der 22 Sensoren die Temperatur messen. Im Sensorrohr ist zusätzlich ein Heizdraht eingezogen. Er dient der Wärmeerzeugung zur thermischen Leitfähigkeitsbestimmung nach der „pulsed needle probe“ Methode. Das Ergebnis sind ein Temperaturgradient mit 22 Werten mit 0.001 K Auflösung und 22 in-situ Leitfähigkeitsbestimmungen und somit die Bestimmung der Wärmestromdichte in einem Arbeitsgang.

Seit 2011 bieten wir neben der Wärmestromdichtesonde das so genannte VibroHeat-Messsystem an, das speziell entwickelt wurde für Messungen in Gebieten mit groben Sedimenten (mit hohem Sandgehalt), wie z.B. der Ostsee. Es ist eine Kombination aus der Wärmestromdichtesonde und einem Vibrocorer, sodass die Wärmestrommessung während der Sedimentbeprobung erfolgen kann. Download Flyer VibroHeat (engl.) (pdf-Datei)

In Kooperation mit Marine Sampling Holland hat FIELAX das eigene Wärmestrom-Messsystem weiterentwickelt, sodass es nun in Kombination mit einer CPT-Einheit funktioniert. Der Sensorstring wurde dazu in einem aufgerollten CPT-Rohr von 6 m Länge verbaut. Die Anzahl der Temperatursensoren wurde auf 13 Stück im Abstand von 42 cm reduziert.

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

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.

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.

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: