Thermische Modellierung des Thüringer Beckens unter besonderer Berücksichtigung des Einflusses regionaler Störungszonen

Stipendiatin/Stipendiat: Anne Schulz

Dissertationsthema: Thermische Modellierung des Thüringer Beckens unter besonderer Berücksichtigung des Einflusses regionaler Störungszonen

Studien zur Erforschung von Sedimentbecken sind aus wissenschaftlicher als auch aus wirtschaftlicher Sicht von großer Bedeutung, zum Beispiel um ein grundlegendes Verständnis zu den, in Sedimentbecken enthaltenen, geothermischen Energieressourcen zu erlangen. Die Kombination aus Fluid- und Wärmetransport kann mit Hilfe von numerischen Modellen erfasst werden. Zahlreiche solcher Modelle wurden bereits für Deutschland angefertigt, allerdings fast ausschließlich in Regionen, die bereits einer intensiven geothermischen Nutzung unterliegen. Jedoch existieren noch weitere Sedimentbecken in Deutschland, die bisher noch nicht, auf ihr geothermisches Potential hin untersucht wurden. Dazu zählt unter anderen das Thüringer Becken.

Durch zahlreiche geologische Parallelen, die zwischen dem bereits erforschten Norddeutschen Becken und dem Thüringer Becken gezogen werden können lässt sich vermuten, dass es sich auch bei dem Thüringer Becken um ein geothermisch interessantes Gebiet handelt. Aus diesem Grund bezieht sich das Thema meines Dissertationsvorhabens auf die Erforschung des unterirdischen Temperaturfeldes und der fluiddynamischen Verhältnisse des Thüringer Beckens mit Hilfe eines vierdimensionalen (drei Dimensionen u. zeitliche Änderung) numerischen Modells. In diesem Zusammenhang soll zudem die Rolle der Störungszonen für die Temperaturverteilung herausgearbeitet werden, da diese die Hydrodynamik modifizieren und aufgrund des gekoppelten Fluid-Wärme-Transportes auch das Temperaturfeld des jeweiligen Untersuchungsgebietes regional beeinflussen, sodass lokale Temperaturschwankungen von bis zu 15 K auftreten können. Aus diesen Grund möchte ich in der Modellierung des Thüringer Beckens ein besonderes Augenmerk auf die Einbeziehung der Störungszonen legen.

Eine mathematische Formulierung der wichtigsten treibenden Prozesse zur Beeinflussung des Wärmetransports sowie der Fluiddynamik bieten akademische Codes. Unter den akademischen Codes existieren eigenständige Programmsysteme, die in der Lage sind, gleichzeitig sowohl Strömungen als auch den Energietransport zu modellieren. Zu diesen Programmsystemen zählt unter anderen Pflotran, welches ich auch während meiner Dissertation zur Erstellung des Modells verwenden möchte.

Die Erstellung von Modellierungen charakterisieren die physikalischen und geodynamischen Prozesse, die mit der Entstehung und Entwicklung von Sedimentbecken in Zusammenhang stehen. Ein besseres Verständnis dieser Prozesse trägt dazu bei, die in Sedimentbecken enthaltenen fossilen und erneuerbaren Geo-Energie-Ressourcen nachhaltig zu erschließen. Daten und modellgestützte Vorhersagen zur Verfügbarkeit von Ressourcen stellen somit wertvolle Entscheidungshilfen zu deren Nutzung dar und fördern die Entwicklung zur Energiewende. Besonders die Nutzung der geothermischen Energie aus tiefliegenden Gesteinseinheiten ist vor dem Hintergrund der Grundlastfähigkeit und dem Klimaschutz eine wichtige Option.

Förderzeitraum:
01.03.2018 - 28.02.2022

Institut:
Friedrich-Schiller-Universität Jena
Institut für Geowissenschaften
Lehrstuhl für Allgemeine Geophysik

Betreuer:
Prof. Dr. Nina Kukowski

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