MOE-Fellowship

Agnes Blanka Kruzslicz

Grundwasserströmungsmodellierung für die Optimierung eines zukünftigen Geothermie Dubletten-Systems in Nord Deutschland (Neubrandenburg)

Während meines Stipendiums habe ich an verschiedenen Modellszenarien des „Geothermie Projektes Neubrandenburg“ gearbeitet. Das Thema des Projektes ist der Ausbau eines Geothermie Dubletten-Systems für die weitgehend CO2 neutrale Wärmeversorgung der Gebäude, durch ein mit tiefer Geothermie versorgtes Niedertemperaturnetz, in mehreren Wohnvierteln in Neubrandenburg, Norddeutschland. Das von mir bearbeitete Thema ist die Untersuchung und Modellierung der Grundwasserströmungen des Planungsgebietes. Meine Aufgabe war es, ein Modell zu erstellen, welches die Beeinflussung des Grundwasserspiegels (Grundwasserabsenkung und -anstieg) in unmittelbarer Umgebung der Förder- und Injektionsbohrung durch Inbetriebnahme der geothermischen Anlage darstellen kann.

Um die Beeinflussung zu simulieren, wurden drei Modelle mit drei verschiedenen Betrachtungs­zeiträumen - 5, 25, 50 Jahre - erstellt. Alle drei Simulationen erhalten 2 Subszenarien:

Den Betrieb der Förderbohrung und den Injektionsbohrungen

• GTN 5/87 und
• GTN 6/87

Diese Arbeit soll die Entscheidung unterstützen, welche Bohrung als Injektionsbohrung für das geplante Geothermische Dubletten-System besser geeignet ist. Daher können die in diesem Bericht vorgestellten Ergebnisse zur Nachhaltigkeit, z.B. zur Kosten- und Lösungsoptimierungsprüfung und als visuelle Demonstration dienen.

Außer der 25-jährigen Simulation, sind die Ergebniswerte der Szenarien für 5 und 50 Jahre sehr realistisch und zuverlässig. Die Grundwasserabsenkung der Förderbohrung in den verschiedenen Szenarien beträgt in der Simulation zwischen 10 - 80 m, während die Grundwasseranhebung in der Umgebung der Injektionsbohrung 30 - 40 m beträgt. Diese Ergebnisse bestätigen die hohe Nachhaltigkeit und Effizienz des geplanten Geothermie Dubletten-Systems.

Ergebnisse der Szenarien für 5 und 50 Jahren zeigen deutlich, dass es fast keinen Unterschied in der Auswirkung auf den Grundwasserspiegel durch die Benutzung der GTN 5/87 oder GTN 6/87 als Injektionsbohrung gibt weil die Bohrungen GTN 6/87 und GTN 5/87 in unmittelbarer räumlicher Nähe (5 Metern Luftlinie) zueinander liegen und das ganze Modell auf eine km-Skala simuliert wurde.

Eine Differenz zwischen GTN 5/87 und GTN 6/87 ist die Teufe des Grundwasserzuflussbereiches. Unter der Annahme, dass sich der Filterbereich der Injektionsbohrung in der gleichen Tiefe wie die der zukünftigen Förderbohrung befindet, sollte die Wahl in Bezug auf die Grundwasserbilanz die Bohrung GTN 5/87 sein.

Der Lauf der Simulation für 25 Jahren war leider nicht möglich, weil das Wasser in den Schichten nicht implementiert werden konnte. Daher sind die Ergebnisse dieses Szenarios nicht zuverlässig.

Darüber hinaus wurden insgesamt 17 Modelszenarien erstellt, wovon 4 in dieser Arbeit als zuverlässig und nutzbar eingestuft wurden.  

Die Realisierung das „Geothermie Projekt Neubrandenburg“ dazu beiträgt, die Treibhausgas­emissionen, um mindestens 80 % bis 2050 im Vergleich zum Jahr 1990 zu verringern. Durch die Umsetzung des Vorhabens können insgesamt rund 1.260 Tonnen Treibhausgasemissionen pro Jahr vermieden werden.