Hydromechanische Modellierungen potentieller geothermischer Reservoire<\/p>\n
Die Rotliegend-Vulkanite aus dem Norddeutschen Becken (NDB) sind in j\u00fcngster Zeit st\u00e4rker in den Fokus geothermischer Betrachtung ger\u00fcckt. Ein wichtiger Meilenstein war das Forschungsprojekt Gro\u00df Sch\u00f6nebeck, bei dem wider Erwarten die Vulkanite als sekund\u00e4rer Zielhorizont die besten Voraussetzungen f\u00fcr eine geothermische Erschlie\u00dfung boten. \u00dcber die hydraulisch\/mechanischen Eigenschaften der Vulkanite im Untergrund ist jedoch kaum etwas bekannt und auch die Oberfl\u00e4chen\u00e4quivalente sind hinsichtlich geothermisch relevanter Parameter weitgehend unerforscht. Aus den positiven Erfahrungen des Standorts Sch\u00f6nebeck entstand die Motivation einer umfangreichen Analyse der Rotliegend-Vulkanite mit Blick auf eine tiefengeothermische Nutzung. Es wurden thermische, felsmechanische und petrophysikalische Untersuchungen von sieben Oberfl\u00e4chen\u00e4quivalenten durchgef\u00fchrt; drei der Oberfl\u00e4chengesteine sowie zwei Tiefenbohrungen wurden ferner hinsichtlich auftretender Kluftmuster analysiert. Die Daten fungieren als Eingangsparameter f\u00fcr hydraulische sowie hydromechanische numerische Modellierungen zur Potenzialabsch\u00e4tzung und zum Prozessverst\u00e4ndnis.<\/p>\n
Die thermische Analyse der Gesteine ergab eine hohe W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit f\u00fcr die quarzreichen und dichten Vulkanitvariet\u00e4ten. Durch die W\u00e4rmekapazit\u00e4t und die Reservoirtemperatur wurde das technische Strompotenzial f\u00fcr die Eruptionsstadien ermittelt. Das gr\u00f6\u00dfte Potenzial liegt im explosiven Ignimbritstadium und im Post-Ignimbritstadium und wird auf einen Wert gesch\u00e4tzt, der allein dem 20-fachen des deutschen Jahresstromverbrauchs entspricht. Regional betrachtet ist das gr\u00f6\u00dfte Potenzial bei Standortwahl im zentralen \u00f6stlichen NDB zu erwarten.<\/p>\n
Die untersuchten Vulkanite sind \u00fcberwiegend dicht und erfordern Stimulationsma\u00dfnahmen f\u00fcr eine erfolgreiche Erschlie\u00dfung. Auch die st\u00e4rker por\u00f6sen Tuffe erreichen nicht die erforderliche Matrixpermeabilit\u00e4t f\u00fcr einen Porenleiter. Triaxiale Druckversuche unter in-situ Spannungsbedingungen haben jedoch gezeigt, dass es nur bedingt m\u00f6glich ist, Risse im intakten Gestein zu erzeugen. Man ist folglich auf eine gest\u00f6rte Kruste, also Kl\u00fcfte im Gestein angewiesen. Sowohl die Oberfl\u00e4chengesteine als auch die Vulkanite im Untergrund sind nachweislich gekl\u00fcftet. Das tektonische Grundmuster beschreibt Kl\u00fcfte, die NW-SE bis NNW-SSE sowie NE-SW bis NNE-SSW orientiert sind und dabei steil einfallen. Die Scherfestigkeitskriterien der Kluftfl\u00e4chen liegen deutlich unterhalb derer f\u00fcr das intakte Gestein, so dass die Bedingung f\u00fcr eine
Aktivierung der Kl\u00fcfte im Spannungsfeld des NDB positiv bewertet wird.<\/p>\n
Die Kluftdaten wurden zum Zwecke numerischer Modellierungen in diskrete Kluftnetzwerkmodelle \u00fcberf\u00fchrt. Hydraulische Modellierungen ergaben eine bevorzugte Flie\u00dfrichtung in NW-SE. Die mit der Tiefe zunehmende Kluftschlie\u00dfung f\u00fchrt zu einer Durchl\u00e4ssigkeit, die f\u00fcr eine geothermische Nutzung nicht ausreichend ist, das Gestein muss hydraulisch stimuliert werden. Eine Stimulation der Kluftfl\u00e4chen zur Steigerung der Flie\u00dfrate wurde mittels hydromechanischer Modellierungen erfolgreich dargestellt. Die wichtigsten Kriterien f\u00fcr eine erfolgreiche Stimulation sind die Geometrie des Kluftsystems und die Orientierung des Spannungsfelds. Aufgrund der \u00fcberwiegend vertikalen Kluftfl\u00e4chen im Vulkanit und der hohen Vertikalspannung im tiefengeothermischen Reservoir wird eine Erschlie\u00dfung \u00fcber das Multiriss-Konzept empfohlen. Durch den in der vorliegenden Arbeit dargestellten methodischen Ansatz kann mittels repr\u00e4sentativer Eingangsparameter f\u00fcr einen Standort entsprechend der notwendige Injektionsdruck sowie die Art und Intensit\u00e4t der Verformung
der Kluftfl\u00e4chen f\u00fcr eine hydraulische Stimulation prognostiziert werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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