Einzelprojekt 2: Untersuchungen zur optimierten seismischen Überwachung hydrogeothermaler Systeme bei dichter räumlicher Lage der Bohrerlaubnisfelder am Beispiel der Situation im Süden Münchens
Das vorrangige Ziel dieses Teilprojekts ist, die gegenseitige seismische Beeinflussung von räumlich dicht angeordneten Geothermie-Bohrungen und deren mögliche Konsequenzen für die praktische Realisierung und nötige Auslegung von seismischem Monitoring eingehend zu untersuchen. Es wird dabei die Situation im Süden Münchens als Beispiel eines komplexen Geothermiefeldes untersucht. Auf einer Fläche von nur 10x20 km sind hier sieben Bohrdubletten bzw. -tripletten zur Wärme- und zum Großteil auch Stromerzeugung abgeteuft.
Ein Problem der dichten Lage der Geothermiebohrungen liegt in einer wissenschaftlich fundierten, gleichzeitig aber kosteneffizienten Anlage eines seismischen Emissions-Überwachungsnetzes. Es gilt hierbei die Auflagen zum Monitoring durch die Bergämter standortübergreifend sinnvoll umzusetzen und ineffiziente bzw. ineffektive „Insellösungen“ an den einzelnen Standorten zu vermeiden. Im Verlauf des Projekts sollen für solche komplexen Geothermiesysteme optimale Netzwerk-Design-Kriterien entwickelt werden, welche auch auf zukünftige Projekte und Standorte übertragbar sind.
Projektgebiet im südlichen Landkreis München angrenzend an das Stadtgebiet München. Die Bohransatzpunkte der im Projekt untersuchten Geothermiedubletten bzw. -tripletten sind gelb eingezeichnet. Die im Vorgängerprojekt lokalisierten Mikrobeben im Umfeld der Unterhachinger Geothermiebohrung sind rot eingezeichnet. Das Suchgebiet, in dem im Rahmen der Netzwerkoptimierung Stationen für das gemeinsame Messnetz eingerichtet werden ist grau schattiert
Quelle: LMU
Eine weiteres Problem ist die sichere Identifizierung des seismogenen Tiefenhorizontes bzw. der seismogenen Untergrundstruktur. Anhand einer VSP-Messung mit Kompressions- und Scherwellenanregung an der Erdoberfläche, wird eine Überarbeitung des vorliegenden, für die Tiefenlage wichtigen, Scherwellen-Geschwindigkeitsmodells erfolgen. Nach Verbesserung der verwendeten Untergrundmodelle können noch vorhandene Unsicherheiten in der Tiefeninterpretation deutlich reduziert werden. Ausgehend von den verbesserten absoluten Lokalisierungen erfolgt anschließend eine hochgenaue Relativlokalisierung der registrierten Ereignisse, welche zusammen mit der Herdmechanismenbestimmung Aufschluss über die Zuordnung zu bekannten Störungsstrukturen gibt.
Nach Einarbeitung von Dämpfungsparametern und den Ergebnissen einer Mikrozonierung mit Bestimmung der standortspezifischen Verstärkungseffekte der seismischen Bodenbewegungen, die von Partnerprojekten im Rahmen von MAGS2 durchgeführt werden, können die der Simulation der Wellenausbreitung zugrundeliegenden Modelle entscheidend verbessert werden. Darauf aufbauend ist eine belastbare Modellierung der sogenannten PGV (,,Peak-Ground Velocity" - Spitzenschwinggeschwindigkeiten) Szenarien möglich. Die daraus abgeleiteten 2D PGV Karten, die durch gemessene Werte an den zuvor installierten Messstationen punktuell verifiziert werden können, dienen als Grundlage für die Risiko-Beurteilung, ob in den Betrieb eines oder mehrerer Kraftwerke eingegriffen werden muss. Zugleich ermöglichen die 2D-PGV-Karten, die durch das Emissionsnetz gewonnen Daten auf die Immission oder Schütterwirkung nach der DIN4150-3 flächig zu interpolieren.
Als letzter Arbeitsschritt wird durch eine ,,Slip-Tendency"-Modellierung eine a priori Abschätzung über die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von erhöhter Mikroseismizität potentieller neuer Geothermie-Standorte untersucht. Die Informationen zum Spannungsfeld ergeben sich dabei durch die Analyse von geodätischen GPS-Oberflächenstationen sowie aus Untersuchungen des Spannungszustandes in einzelnen bereits abgeteuften Tiefbohrungen. Es soll hierbei die Übertragbarkeit der aus GPS-Daten gewonnenen Oberflächendeformationen auf die Spannungsverhältnisse in der Tiefe überprüft werden. Die so gewonnenen Informationen zum Spannungszustand im Malm gehen dann zusammen mit den kartierten Orientierungen der Störungszonen im Malm in eine ,,Slip-Tendency"-Modellierung für den Bereich der bayerischen Molasse ein. Ziel dieser Analyse ist die Identifizierung potentiell problematischer Störungszonen und die vergleichende Untersuchung des Einflusses verschieden orientierter Störungszonen auf die registrierte Seismizität. Die aus dieser Analyse resultierenden Erkenntnisse können bei zukünftigen Bohrungen helfen, das Potential infolge der Produktion auftretender Mikroseismizität bereits während der Planungsphase abzuschätzen und so zu einer höheren Planungssicherheit beitragen.
Balkenplan EP2 (PDF, 9 KB)
Projektvorstellung KickOff 12/2013
Projektvorstellung Workshop München 10/2014
Projektvorstellung Workshop Mainz 09/2015
Projektvorstellung gemeinsamer Workshop MAGS2 - SHynergie, Bochum 10/2016