Projekt TG Charming abgeschlossen

KURZFASSUNG
In der Tiefengeothermie spielen – unter den jeweiligen geologischen Rahmenbedingungen (AP3, AP7) – thermische, hydraulische, chemische und mechanische (THCM-) Prozesse (AP5, AP6) eine grundlegende Rolle hinsichtlich Wirtschaftlichkeit, Sicherheit und Nachhaltigkeit einer geothermischen Nutzung. Die Etablierung einer neuen Technologie wird sich darüber hinaus ohne Akzeptanz in der Bevölkerung mittel- und langfristig nicht behaupten können. Deshalb bilden Transparenz (z.B. Überwachung der induzierten Seismizität; AP2, AP4) und ein Transfer von Ergebnissen der Geothermie-Forschung in die Öffentlichkeit (AP1) wesentliche Grundlagen zur Schaffung einer hinreichenden Akzeptanz der Tiefengeothermie. Im AP1 wurde unter anderem aus diesem Grund die Homepage des Landesforschungszentrums für Geothermie (LFZG) überarbeitet und modern gestaltet, was eine schnelle und umfassende Informationsbeschaffung über Tiefengeothermie im Allgemeinen, aktuelle Ereignisse, aktuelle Forschungsprojekte und Ansprechpartner ermöglicht. Inhalte können nun über die allgemein bekannten Sozialen Medien geteilt bzw. verbreitet werden. Um induzierte Seismizität im Umfeld von Geothermie-Anlagen genauer detektieren und charakterisieren zu können, wurde sich mit Methoden zur Detektion mikroseismischer Ereignisse beschäftigt (AP2, AP4): Im AP2 wurde mit einem kleinräumigen seismischen Array im Geowissenschaftlichen Gemeinschaftsobservatorium Schiltach (Black Forest Observatory; BFO) im zentralen Schwarzwald die Möglichkeit einer Fern-Detektion mikroseismischer Ereignisse (ML ≥0,5) im Oberrheingraben zwar erfolgreich getestet, allerdings erwies sich hierbei die Lokalisierung der Hypozentren als sehr ungenau. Die Meßdaten konnten genutzt werden, um den lokalen Erdbebenkatalog zu vervollständigen. Für die Detektion induzierter Seismizität ist die genaue Bestimmung von Lokation und Zeitpunkt sehr wichtig. AP4 zeigt anhand eines innovativen probabilistischen Ansatzes von Modellierungen synthetischer Daten, dass eine deutliche Verbesserung der Lokalisierung von Hypozentren mit der Methode der relativen Lokalisierung unter Anwendung möglich ist. Deshalb sollte die relative Lokalisierung mit probabilistischen Ansätzen von Hypozentren durch ein seismisches Netzwerk im unmittelbaren Umfeld einer Geothermie-Anlage die Methode der Wahl für ein seismisches Monitoring sein.
Günstig orientierte Störungszonen stellen in der Tiefengeothermie ein wichtiges Ziel für Exploration und Produktion dar. Lineamentanalysen können insbesondere in Kristallingesteinen gute Hinweise auf die Verteilung spröder Störungen geben. Die GIS-basierten LiDAR-DGM-Lineamentanalysen des mittleren und nördlichen Schwarzwaldes aus AP3 zeigen, dass das spröde Störungsinventar in den kristallinen Gesteinen des mittleren und nördlichen Schwarzwaldes vor allem von NE-streichenden und N-S-streichenden Strukturen kontrolliert wird. Für eine bessere zeitliche und kinematische Einordnung der als Störungen interpretierten Lineamente wurden kombinierte Lineament- und Störungsflächenanalysen in neogenen Gesteinen des Oberrheingrabens durchgeführt, die eine wesentlich komplexere neogene Deformationsgeschichte dokumentieren als bisher bekannt und neue Interpretationsmöglichkeiten für Beobachtungen in geothermischen Reservoiren ermöglicht.
AP5 und AP6 untersuchen direkt THCM-Prozesse im Reservoir. Während AP5 experimentelle Fluid-Gesteins-Wechselwirkungen untersucht, arbeitet AP6 ausschließlich mit numerischen Modellierungen. AP5 konnte wichtige Zusammenhänge und kinetische Daten bei der Freisetzung bestimmter Elemente aus dem Gestein in die Fluidphase aufzeigen. Im AP6 ist es nun möglich, THCM-Prozesse bis T ≤375 °C und P ≤1 kbar für hochsalinare Fluide, die auch Gasphasen enthalten können, numerisch zu modellieren. Im AP7 wurden die ersten wesentlichen Untersuchungen für die Erkundung und Entwicklung des geplanten, neuartigen Untergrundwärmespeichers am KIT Campus-Nord durchgeführt. Die Arbeiten umfassen die Erstellung eines geologischen Untergrundmodells, eine gravimetrische Meßkampagne sowie erste sedimentpetrographische Untersuchungen der Lithologie eines potenziellen Speicherhorizontes.