GEOREAL: Geothermische Experimente im KTB-Tiefenlabor unter Realbedingungen einer Tiefbohrung

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GEOREAL

GEOREAL: Geothermische Experimente im KTB-Tiefenlabor unter Realbedingungen einer Tiefbohrung

01.08.2022 bis 31.07.2024


Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ), Sektion 4.2 (Geomechanik und Wissenschaftliches Bohren)
Telegrafenberg
14469 Potsdam

Geoforschung für Nachhaltigkeit (GEO:N)

Nutzung unterirdischer Geosysteme

Grundlastfähige und emissionsarme Tiefe Geothermie wird in Deutschland aktuell vor allem im Oberrheintalgraben und im bayerischen Molassebecken vorangetrieben. Aktuell sind insgesamt 37 Anlagen der Tiefen Geothermie in Betrieb (Stand 2020, Bundesverband Geothermie),die insgesamt installierte Wärmeleistung von 349,71 MW und eine installierte elektrische Leistung von 47 MW grundlastfähig bereitstellen. Dabei überwiegen nach Anzahl und Leistung die hydrothermalen Anlagen.Die Erschließung und Entwicklung petrothermaler Lagerstätten im Kristallingestein erfordern eine nachhaltige Verbesserung von Wasserwegsamkeiten im kristallinen Untergrund bei gleichzeitiger Vermeidung des Auftretens spürbarer Seismizität. Im Rahmen sogenannter Enhanced Geothermal Systems(EGS), die meist geringere Fließraten in der Produktion und dadurch geringere geförderte Wärme- und Strommengen aufweisen als hydrothermale Anlagen, erlaubt die Förderung und Zirkulation der salinaren Tiefenwässer jedoch möglicherweise auch eine umweltfreundliche Gewinnung strategisch wichtiger Elemente wie z. B. Lithium.

Im Projekt GEOREAL ist die Durchführung einer Serie von Fluid-Injektionstests (hydraulische Stimulationen) im metamorphen/kristallinen Grundgebirge mit bestmöglicher seismischer Echtzeit-Überwachung unter Einsatz von Bohrloch- und Oberflächenstationen geplant. Mit diesen Experimenten sollen angepasste Stimulationsansätze unter Realbedingungen getestet werden, um zentrale Probleme der hydraulischen Stimulation in metamorphen/kristallinen Gesteinen sowie der seismischen Überwachung mit dem Ziel zu adressieren, Best-Practice Verfahren für die technische Umsetzung zu verbessern und potentielle mit der Technologie verknüpfte Risiken deutlich zu verringern. Insbesondere sind Pumptests geplant, bei denen gezielt der Effekt von Druckaufbau, injizierten Fluidvolumina, und Relaxationsphasen auf die Ausbreitung und Magnitudenentwicklung der seismischen Aktivität untersucht werden sollen. Hierzu werden methodische Ansätze eingesetzt und weiter vorangetrieben, die innerhalb der vergangenen fünf Jahre u. a. am GFZ-Potsdam entwickelt wurden. Für GEOREAL werden die bereits existierenden und weltweit einmaligen Tiefbohrungen des Kontinentalen Tiefbohrprogramms (KTB) der Bundesrepublik Deutschland in Windischeschenbach in der realen Teufenlage einer Geothermiebohrung genutzt. Die 4 km tiefe Vor- und die 9,1 km tiefe Hauptbohrung sind in einem Bereich mit Temperaturen zwischen 120–200°C zugänglich, die regionale Akzeptanz von Experimenten ist hoch, die beobachtete Seismizität vorheriger Injektionsexperimente war durchweg unterhalb der Wahrnehmbarkeitsschwelle, und die existierende wissenschaftliche Datenbasis an der KTB ist exzellent. Damit wird eine kostengünstige Möglichkeit für ein technisch-wissenschaftlich motiviertes Testprogramm in einem ertüchtigten nationalen Tiefenlabor in 4 und mehr Kilometern Tiefe geschaffen und genutzt.