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.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Energieversorgung Leverkusen GmbH & Co.KG-Firmenlogo
Technischer Netzanschlussplaner (m/w/d) Energieversorgung Leverkusen GmbH & Co.KG
Leverkusen Zum Job 
Christoph Schnorpfeil GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Bauleiter (m/w/d) Christoph Schnorpfeil GmbH & Co. KG
Christoph Schnorpfeil GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Kalkulator (m/w/d) Christoph Schnorpfeil GmbH & Co. KG
Energieversorgung Leverkusen GmbH & Co.KG-Firmenlogo
Ingenieur Versorgungstechnik/Energietechnik (m/w/d) Energieversorgung Leverkusen GmbH & Co.KG
Leverkusen Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur Straßenbau und Infrastruktur (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Kempten Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Projektleiter Bau und Erhaltung Straßenbau (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Kempten Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur Elektrotechnik für Informationstechnik und -sicherheit (m/w/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
München Zum Job 
Christoph Schnorpfeil GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Bauabrechner (m/w/d) Christoph Schnorpfeil GmbH & Co. KG
Ziehm Imaging GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/d) Hardware mit Schwerpunkt Schaltungstechnik Ziehm Imaging GmbH
Nürnberg Zum Job 
ALTUS-Bau GmbH-Firmenlogo
Bauingenieur / Architekt als Bauleiter / Projektleiter (m/w/d) im Raum Schleswig-Holstein, Hamburg, Niedersachen ALTUS-Bau GmbH
Lübeck Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
BIM-Manager (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
München Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur Straßenplanung (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Kempten Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Strategische*r Einkäufer*in Anlagenbau (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
Keysight Technologies Deutschland GmbH-Firmenlogo
Senior Process and Development Engineer for High Frequency Solutions (m/f/x) Keysight Technologies Deutschland GmbH
Böblingen Zum Job 
Iventa Austria Personalwerbung GmbH-Firmenlogo
Wind and Site Engineer (m/f/d) Iventa Austria Personalwerbung GmbH
Hamburg Zum Job 
SWM Services GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur*in für Prozess- und Automatisierungstechnik MSR (m/w/d) SWM Services GmbH
München Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur als Außenstellenleiter (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieurin oder Ingenieur Ausstattung/Verkehr (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur konstruktiver Ingenieurbau (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieurin oder Bauingenieur Verkehrsplanung (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes

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.

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.