Fundamentale Rolle 10.05.2013, 09:59 Uhr

Seismische Tiefenerkundung ermöglicht Blick in den Untergrund

Weil die weltweit steigende Nachfrage nach Energie nicht allein durch fossile Energieträger gedeckt werden kann, will die deutsche Bundesregierung den Hauptteil der Energieversorgung künftig durch regenerative Energieträger decken. Der Tiefengeothermie kommt dabei eine fundamentale Rolle zu.

Eignet sich der Untergrund für Tiefengeothermie? 23 Sprengpunkte (rote Kreise) ermöglichen es im schwarz umrandeten Gebiet eine 3-D-Kartierung durchzuführen. Mithilfe einer ausgefuchsten Datenverarbeitung lässt sich eine 3-D-Seismik erstellen, die den Untergrund ähnlich durchsichtig macht wie eine Computertomografie den Körper. 

Eignet sich der Untergrund für Tiefengeothermie? 23 Sprengpunkte (rote Kreise) ermöglichen es im schwarz umrandeten Gebiet eine 3-D-Kartierung durchzuführen. Mithilfe einer ausgefuchsten Datenverarbeitung lässt sich eine 3-D-Seismik erstellen, die den Untergrund ähnlich durchsichtig macht wie eine Computertomografie den Körper. 

Foto: Liag

Geothermische Energie aus tiefen Lagerstätten kann für größere Wärmenetze und für die Stromerzeugung genutzt werden. Weil sie grundlastfähig ist, steht sie als einzige erneuerbare Energieart rund um die Uhr zur Verfügung. Das Bundesberggesetz regelt den Zugang zu diesem bergfreien Bodenschatz.

Planung und Auslegung einer Anlage zur Nutzung der Tiefengeothermie sind sehr anspruchsvoll. Mit den zahlreichen Parametern, teilweise stark abhängig von der geologischen Beschaffenheit des Untergrunds, des Reservoirs sowie des Wasserchemismus, beschäftigten sich die Teilnehmer des 2. Essener Fachgesprächs „Tiefe Geothermie“ bei der DMT GmbH.

Hydro- und petrothermale Tiefengeometrie

Unterschieden wird zwischen hydro- und petrothermaler Tiefengeometrie. Bei ersterer wird Erdwärme aus heißem Wasser gewonnen, das sich in durchlässigen, porösen Sedimentgesteinen befindet.

„Die geologischen Voraussetzungen zur Erschließung solcher Horizonte sind in Deutschland vornehmlich im Großraum München zu finden, im sogenannten Malm des Molassebeckens“, erläutert der Geologe Thorsten Steiger vom Geotec Consult Ingenieurbüro Uhlig + Partner, Markt Schwaben. Dort wird die Geothermie vor allem genutzt, um Heizwärme zu gewinnen. Im Süden Münchens erreicht der Malm aber auch Tiefen, in denen Temperaturen herrschen, die zur Stromerzeugung geeignet sind.

Stellenangebote im Bereich Energie & Umwelt

Energie & Umwelt Jobs
Rolls-Royce-Firmenlogo
Projektingenieur (m/w/d) Elektrotechnik Rolls-Royce
Friedrichshafen Zum Job 
Regierungspräsidium Freiburg-Firmenlogo
Bachelor / Diplom (FH) (w/m/d) Wasserwirtschaft, Umwelt, Landespflege oder vergleichbar mit Schwerpunkt Gewässerökologie Regierungspräsidium Freiburg
Freiburg Zum Job 
Landeshauptstadt München-Firmenlogo
Ingenieur*in (w/m/d) Bauingenieurwesen, Umweltschutz / -technik, Ver- / Entsorgungs- / Abfalltechnik Landeshauptstadt München
München Zum Job 
Stadt Freiburg-Firmenlogo
Ingenieur*in / Techniker*in / Meister*in Elektrotechnik als Projektleitung Stadt Freiburg
Freiburg Zum Job 
European Energy A/S-Firmenlogo
Grid Connection Specialist - Wind / PV (m/w/d) European Energy A/S
Markkleeberg bei Leipzig Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur für Straßenplanung und -entwurf / Immissionsschutz (m/w/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Regensburg Zum Job 
AFRY Deutschland GmbH-Firmenlogo
Teamleitung Umweltplanung (Mensch*) AFRY Deutschland GmbH
Hamburg Zum Job 
AFRY Deutschland GmbH-Firmenlogo
Umweltplaner:innen (Mensch*) AFRY Deutschland GmbH
Köln, Mannheim, Hannover, Berlin, Essen Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes, Niederlassung Südbayern-Firmenlogo
Sachbearbeiter Wassertechnik - Gewässerschutzbeauftragter (m/w/d) in der Außenstelle Maisach Die Autobahn GmbH des Bundes, Niederlassung Südbayern
Maisach Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes, Niederlassung Südbayern-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Stoffstrom- und Abfallmanagement für die Außenstelle München-Maisach Die Autobahn GmbH des Bundes, Niederlassung Südbayern
München-Maisach Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes, Niederlassung Südbayern-Firmenlogo
Umweltingenieur / Umwelttechniker als Ingenieur Abfallmanagement im Betrieb für die Außenstelle München-Maisach (m/w/d) Die Autobahn GmbH des Bundes, Niederlassung Südbayern
Maisach Zum Job 
Hochschule Ravensburg-Weingarten University of Applied Sciences-Firmenlogo
Professur Produkt und Umwelt (W2) Hochschule Ravensburg-Weingarten University of Applied Sciences
Weingarten Zum Job 
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY-Firmenlogo
Betriebsingenieurin (w/m/d) für die technische Gebäudeausrüstung Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY
Hamburg Zum Job 
Bundesanstalt für Immobilienaufgaben-Firmenlogo
Kampfmittelbeseitigung z. B. Ingenieurin / Ingenieur oder Geowissenschaftlerin / Geowissenschaftler (w/m/d) Bundesanstalt für Immobilienaufgaben
Berlin, Düsseldorf, Münster, Hannover Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Projektmanager*in/ Projektmitarbeiter*in (m/w/d) Flächenmanagement THOST Projektmanagement GmbH
Dresden, Berlin, Leipzig, Hamburg Zum Job 
3M Deutschland GmbH-Firmenlogo
Senior Research Product Development Engineer (R&D) - Electrical Markets (m/f/*) 3M Deutschland GmbH
Wirtschaftsbetrieb Hagen AöR-Firmenlogo
Werkstudent*in Siedlungswasserwirtschaft (w/m/d) Wirtschaftsbetrieb Hagen AöR
Dr. Born - Dr. Ermel GmbH-Firmenlogo
Projektleiter Ingenieur Abwasserbehandlung (m/w/d) Dr. Born - Dr. Ermel GmbH
Frankfurt am Main Zum Job 
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)-Firmenlogo
Leiter*in des Referates "Innerer Dienst" (m/w/d) Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Stadtwerke Esslingen am Neckar GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Projektingenieur Wärme- und Kältetechnische Projekte (w/m/d) Stadtwerke Esslingen am Neckar GmbH & Co. KG
Esslingen am Neckar Zum Job 

Bei der petrothermalen Tiefengeothermie im Festgestein wird die Erdwärme aus heißem, kristallinen Grundgebirge, das aus Gneisen oder Graniten besteht, gewonnen. Der große Unterschied zur hydrothermalen Tiefengeothermie liegt darin, dass nicht der Porenraum des Gesteins, sondern ein Kluftsystem im Festgestein als untertägiger Wärmetauscher verwendet wird.

Feinste Risse im Untergrund

Klüfte sind mikro- bis millimeterfeine Risse im Untergrund. Sie kommen entweder natürlich im Gestein vor oder müssen durch hydraulische Stimulation, also Einpressen von Wasser, künstlich erzeugt werden. So hergestellte Wärmetauscher im Festgestein werden als Enhanced Geothermal Systems (EGS) bezeichnet.

Die Erzeugung künstlicher Wegsamkeiten im Gestein ist sehr anspruchsvoll. Ewald Lüschen vom Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik (LiAG) berichtete in Essen über die Erkundungsbohrung am Standort Schneeberg im Erzgebirge.

Das als „Roter Kamm“ bezeichnete Störungssystem ist bekannt bis zu einer Tiefe von 2500 m. „Falls es bis in Tiefen von 5000 m hinab reicht und dort hinreichend gute Indikatoren zum Transport von Wasser aufgefunden werden, kann es als natürlicher Wärmetauscher für ein Geothermalkraftwerk zur Erzeugung von Strom genutzt werden.“

3-D-Seismikmesskampagne von DMT

Um dies zu überprüfen, führt die DMT dort zurzeit eine 3-D-Seismikmesskampagne durch. Dabei erzeugen Vibratoren in Rüttelfahrzeugen seismische Wellen, die in das Erdreich eindringen und an den Schichtgrenzen bzw. Störflächen des Gesteins reflektiert werden. Übertägige hochempfindliche Empfangseinheiten, sogenannte Geophonketten, empfangen und sammeln die reflektierten Wellen aus dem Untergrund. Geophysiker und Geologen werten die Daten dann mithilfe aufwendiger EDV-Programme aus und interpretieren die gewonnenen Ergebnisse.

Alle geologischen, geophysikalischen und bohrtechnischen Untersuchungen werden durch ein Monitoring begleitet, um Schadensereignisse auszuschließen.

In der Erdölerkundung bewährt

Seismische Tiefenerkundung hat sich vor allem in der Erdölexploration bewährt. Die ermittelten Daten dienen dazu, die strukturellen Verhältnisse im Untergrund zu beschreiben. So kann die Lage von tektonischen Zerrüttungszonen, die für die Gewinnung des geothermischen Heißwasserpotenzials günstig sind, identifiziert werden. Seismische Attribute werden ausgewertet, um mögliche Vorhersagen zur Faziesausbildung und Klüftungsverteilung treffen zu können.

Die Ergebnisse fließen in detaillierte 3-D-Struktur- oder Blockmodelle ein, die sich direkt für Lagerstättensimulationen nutzen lassen, in denen der Wärmetransport und das hydraulische Fließverhalten untersucht und prognostiziert werden.

Das aus der Seismik entwickelte 3-D-Untergrundmodell liefert auch die Grundlage für eine erfolgreiche Bohrpfadplanung, um die geothermisch günstigen Gebiete sicher erreichen und bestmöglich erschließen zu können, wie die DMT betont. 

Ein Beitrag von:

  • Eckart Pasche

    Freier Fachjournalist. Themenschwerpunkte: Energie, Kerntechnik, Rohstoffe, Bergbau, Tunnelbau, Technikgeschichte

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.