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Störtief - Die Rolle von tiefreichenden Störungszonen bei der geothermischen Energienutzung

Ziel des Verbundvorhabens

Ziel des Verbundvorhabens ist es, die tiefreichenden Störungszonen genauer in ihrer Geometrie zu erfassen, ihre thermisch-hydraulischen Eigenschaften zu charakterisieren, das geothermische Potenzial neu zu berechnen und zu bewerten. Die Ergebnisse werden über das Geothermische Informationssystem (GeotIS) allgemein zugänglich gemacht.

Motivation

Die Gesteine des tieferen Untergrundes werden durch tektonische Kräfte deformiert. In der unteren Erdkruste erfolgt diese Deformation zunehmend bruchlos etwa in Form einer Faltung. In der oberen Erdkruste reagieren Gesteine auf die einwirkenden Kräfte jedoch meist bruchhaft. Es entstehen Störungen, entlang derer es zu Verschiebungen bei gleich­zeitiger Spannungsentlastung kommt. Diese Störungen können deutlich größere Durchlässigkeiten als das benachbarte Gestein haben. Folglich werden Fluidbewegungen auf diese Störungsbahnen fokussiert. Aufsteigende Fluide sind heißer als das Nebengestein und transportieren Wärme in geringere Tiefen. Diese Umstände machen Störungen für eine geothermische Nutzung interessant (Jung et al. 2002, Paschen et al. 2003).

Störungszonen werden bisher in Deutschland nicht direkt für die Erdwärmegewinnung genutzt. Allerdings wird bei der Erschließung von Heißwasseraquiferen, z. B. im Oberrheingraben und im Malm des Süddeutschen Molassebeckens, darauf geachtet, Störungszonen zu durchörtern, um höhere Fließraten zu erzielen. Als typisches Beispiel sei die Bohrung Unterhaching Gt 2 genannt.

Das Strompotenzial der Störungen beträgt nach Jung et al. (2002) ca. 4,5·1019 J (entspricht 1.400 GWa) und ist damit um ein Vielfaches höher als das Strompotenzial der Heißwasser-Aquifere.

In den vergangenen Jahren wurden große Fortschritte in der digitalen 3D-Modellierung geologischer Strukturen erzielt. Gegenüber einfachen Karten, die nur die Verbreitung und Tiefenlage einzelner Horizonte darstellen, können die verschiedenen Strukturmerkmale sowie das Volumen stratigraphischer Einheiten abgebildet werden. 3D-Strukturmodelle sind daher heute die Grundlage für hydrologische und geothermische Modelle.

Arbeitsprogramm des Verbundvorhabens

Erfassen von Störungssystemen

  • Weiterentwicklung der geothermischen 3D-Strukturmodelle des Norddeutschen Beckens unter besonderer Berücksichtigung von Störungen:
    Modellierung der Störungsflächen, Bestimmung von Azimut und Einfallen an exemplarischen Fällen.
    Übernahme von Strukturen im Norddeutschen Becken.
    Erstellung neuer Fazieskarten. Die Arbeiten werden in Kooperation mit LBEG, LUNG, LLUR und LGBR durchgeführt werden.
  • Erarbeitung eines geothermischen 3D-Strukturmodells für den Glückstadtgraben in Schleswig-Holstein
  • Struktur und Charakteristik der Störungszonen im südlichen Oberrheingraben
  • Entwicklung neuer Visualisierungs-Algorithmen für geologische Profilschnitte in GeotIS
  • 3D-Visualisierung von seismischen Daten zur Detektion von tiefreichenden Störungen

Charakterisierung von Störungssystemen

  • Attributierung von tiefreichenden Störungssystemen in Kooperation mit der BGR
  • Vorhandene geothermische Nutzung von Störungssystemen:
    Thermalwasseraustritte an Störungszonen
    Geothermische Anlagen, die Störungszonen nutzen
  • Geophysikalische Eigenschaften von Störungszonen:
    Temperaturanomalien und Störungszonen
    Störungen und Seismizität

Bewertung von Störungszonen

  • Neuberechnung des geothermischen Potenzials

Erweiterung der Datengrundlage und der Dateninfrastruktur

  • Erweiterung und Anpassung des GeotIS
  • Anwendung für mobile Endgeräte
  • „Data Compilation and Information“ im Rahmen der IEA-GIA
 

Projektleitung

bis 28.02.2015:
Dr. Rüdiger Schulz

01.03.-30.09.2015:
Klaus Kühne

seit 01.10.2015: Lothar Gorling

Projektgruppe

Liste der Projektgruppe

Laufzeit

01.04.2013 - 31.05.2016

Förderung

Partner

KIT

LLUR