Der Vortrag stellt das Reallabor Geothermie Rheinland und seine Explorationsstrategie vor. Leitend ist das geothermische Systemverständnis: Es bestimmt die Erkundung und baut sich zugleich aus den Daten und Erkenntnissen jedes Erkundungsschritts auf. So gewinnt das Projekt die Datengrundlage, auf der weitere Vorhaben aufsetzen können. Bereits gestartete weitere Projekte, JuTES (Abwärmenutzung eines Rechenzentrums) und Cross_HEAT (Grubenwassernutzung), werden ebenfalls vorgestellt.

Praxispfad Geothermie - Erfahrungberichte aus dem Reallabor Geothermie Rheinland: Bohrplanung Erkundungsbohrung

Die Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geotechnologien IEG plant im Rahmen des Forschungsprojekts „Reallabor Geothermie Rheinland“ die Durchführung von zwei wissenschaftlichen Tiefbohrungen sowie begleitender seismischer Untersuchungen zur Charakterisierung des geologischen Untergrunds im Rheinischen Revier. Die Maßnahmen erfolgen innerhalb des bergrechtlichen Erlaubnisfeldes „Aachen-Weisweiler“ und dienen der Erkundung des geothermischen Potenzials der Region sowie der Gewinnung wissenschaftlicher Erkenntnisse für die zukünftige Nutzung geothermischer Ressourcen.

Als erster Bohransatz wird die geothermische Aufsuchungsbohrung Weisweiler R1 geplant. Die Bohrung dient der Untersuchung des tiefen geologischen Untergrundes und der Bewertung des geothermischen Potenzials im Rheinischen Revier. Die geplante Endteufe beträgt derzeit ca. 3.140 m, wobei mehrere potenzielle Reservoirhorizonte des Devons und Karbons durchteuft werden sollen.

Die Bohrung wird als vertikale Aufsuchungsbohrung ausgeführt und soll nach Abschluss der Bohrarbeiten zunächst temporär suspendiert werden. Nach entsprechender Planungs- und Genehmigungsphase ist dann ein hydraulischer Pumptest geplant, um das geothermische Potential der Bohrung und des Untergrundes zu erforschen.

Vorgestellt werden die technische Planung der Erkundungsbohrung Weisweiler R1 sowie das geplante Erkundungskonzept am Standort Weisweiler. Ein Schwerpunkt liegt auf der Definition der geologischen Zielhorizonte und deren Berücksichtigung bei der Bohrplanung und späteren Ausführung.

Als potenzielle geothermische Zielhorizonte wurden der Kohlenkalk, die Condroz-Sandsteine und der Massenkalk identifiziert. Für Kohlenkalk und Massenkalk werden insbesondere Kluft- und mögliche Verkarstungsstrukturen als hydraulisch wirksame Wegsamkeiten erwartet. Bei den Condroz-Sandsteinen könnten natürliche Kluftsysteme maßgeblich zu den Reservoireigenschaften beitragen.

Aufgrund der vergleichsweise spärlichen Datenlage am Standort Weisweiler und in dessen Umgebung ist die geologische Prognose mit erheblichen Unsicherheiten verbunden. Diese betreffen unter anderem die Tiefenlage und Mächtigkeit der Zielhorizonte sowie deren strukturelle und hydraulische Eigenschaften. Aus diesen geologischen Unsicherheiten ergeben sich zugleich technische Unsicherheiten für die Planung und Durchführung der Erkundungsbohrung, die bereits bei der Auslegung des Bohrungs- und Erkundungskonzepts berücksichtigt werden müssen.

Diskussionspunkt: Wie können Unsicherheiten der geologischen Prognose und der zugrunde liegenden geologischen Modellvorstellungen in der technischen Planung berücksichtigt werden, und wie fließen neue Erkenntnisse während des Bohrfortschritts in die Ausführungsplanung ein?

Durch die Integration alter Bestandsdaten und neu erhobener Datensätze im Rahmen des Reallabors Geothermie Rheinland werden bisher als relevante Plays definierte geothermische Reservoirsysteme geschärft und neu bewertet.

Als relevante Plays gelten die karbonischen Kohlenkalke, die devonischen Massenkalke und Sandsteinformationen des Oberdevons. Letztere weisen infolge diagenetischer Prozesse häufig geringe Durchlässigkeiten auf. Ergänzend werden die Überschiebungszonen des variszischen Falten- und Überschiebungsgürtels sowie tertiäre Abschiebungen der Niederrheinischen Bucht als potenziell formationsunabhängige, strukturgebundene Plays beziehungsweise als tektonische Erweiterungen bestehender Reservoire untersucht.

Erstmalig können reprozessierte Altseismiken zusammen mit neu erhobener Seismik im Hinblick auf diese geothermischen Play-Systeme im Einzugsgebiet des Reallabors interpretiert werden und liefern damit die Grundlage für aktualisierte Modelle des Untergrundes in der Region.

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Das JuTES-Projekt, welches die Abwärme des Rechenzentrums Jülich saisonal speichert und über eine Hochtemperatur-Wärmepumpe in das Fernwärmenetz einspeist.

Diskussionspunkt: Notwendigkeit eines Umdenkens – Einbeziehung der Abwärme aus den Hochleistungsrechnern in die Wärmenetzinfrastruktur

Das Interreg-Projekt Cross_HEAT, welches die Nutzung von geothermischem Grubenwasser für eine grenzüberschreitende Wärmeversorgung in der deutsch-niederländischen Grenzregion untersucht. Im Fokus stehen die Planung eines grenzüberschreitenden Wärmenetzes sowie die Nutzung eines stillgelegten Bergwerks als Wärmequelle und Wärmespeicher für eine nachhaltige regionale Wärmewende.
Planung eines grenzüberschreitenden Wärmenetzes in der deutsch-niederländischen Grenzregion

Integration von geothermischem Grubenwasser sowie industriellen und kommunalen Abwärmequellen in die zukünftige Wärmeversorgung

• • Diskussionspunkt: Wie können grenzüberschreitende Wärmenetze regionale Wärmequellen für eine resiliente und klimaneutrale Wärmeversorgung erschließen?