Das Projekt "Bewertung der seismischen Gefährdung in der Niederrheinischen Bucht zur Nutzung von Tiefengeothermie" wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie IEG.Sichere und grundlastfähige erneuerbare Energiequellen sind essentiell für das Erreichen globaler Klimaziele. Die Tiefengeothermie kann Wärme und Strom unabhängig von Wetterbedingungen liefern und spielt eine Schlüsselrolle bei dem Vorantreiben der grünen Energiewende. Mit unserem Vorhaben gehen wie die Hauptfaktoren, die ein schnelleres Wachstum des Geothermiesektors verzögern, an: lange Amortisationszeiten und hohe sozio-ökonomische Risiken im Zusammenhang mit induzierter Seismizität. Hauptrisiken der Tiefengeothermie sind hohe Unsicherheiten über die Existenz, Lage und Orientierung geologischer Strukturen im Untergrund und die daraus resultierende hohe Unsicherheit über das Potential seismische Ereignisse zu induzieren. In diesem Teilvorhaben wollen wir in beiden Aspekten Fortschritte machen, in dem wir dynamische seismologische Modelle des Untergrunds erarbeiten. Aus der Kombination der innovativen seismischer Verfahren der Migration und Interferometrie werden wir dynamische Modelle erarbeiten. Diese Modelle verdeutlichen die seismische Reaktion des Untergrundes auf temporäre Veränderungen von Spannungen. Dazu werden Herdflächenlösungen mit Änderungen von seismischen Geschwindigkeiten korreliert. Ziel ist das Abschätzen von Schwellenwerten für Spannungsänderungen, die lokale Seismizität auslösen können. Die Interpretation dieser lokalen Änderungen in Hinblick auf eine geothermische Nutzung des Untergrunds hilft der Standortauswahl und somit der Reduzierung der seismischen Gefährdung. Wir werden einen neuen Arbeitsablauf entwickeln, um die seismische Gefährdung durch Tiefengeothermie in der Niederrheinischen Bucht abzuschätzen. Dieser Arbeitsablauf wird einen räumlich aufgelösten Erdbebengefährdungsindex beinhalten, der auf intuitive Weise die seismische Gefährdung der Region kommuniziert.
Das Projekt "NUR - RiskUrbMyanmar: Myrisk - Management multipler Risiken bei Extremereignissen in schnell wachsenden (Mega)Städten Myanmars, Teilprojekt 2: Hochwasserschutz" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Stadtentwässerungsbetriebe Köln AöR.
Das Projekt "Induzierte Seismiziät in Abhängigkeit von Lithologie, Struktur und Spannung" wird/wurde ausgeführt durch: Institut für Geothermisches Ressourcenmanagement im Institut für Innovation Transfer und Beratung gGmbH.Im Verbundprojekt 'Restless' soll die Frage geklärt werden, ob und in wieweit das Risiko induzierter Seismizität von der Lithologie des erschlossenen geothermischen Reservoirs abhängt. Gesamtziel des Projekts ist es, mit einer Kombination von Gelände-, Labor- und numerischen Methoden die notwendigen Bedingungen zur Reaktivierung von Störungen und die resultierende Seismizität in Abhängigkeit von deren geometrischen und lithologischen Eigenschaften genauer zu untersuchen. Ziel dieses Teilprojekts ist es zu untersuchen, bei welchen definierten Druckveränderungen in einem geothermischen Reservoir es bei gegebenen regionalen Spannungsverhältnissen zu induzierter Seismizität kommen kann. Dies soll durch die Weiterentwicklung hauseigener Simulationscodes erfolgen. Die geplanten transienten THM-Simulationen sowohl die räumliche und zeitliche Verteilung der seismischen Ereignisse als auch deren Quellsignalcharakteristik liefern. Diese Informationen werden dann genutzt, um die vom Quellort (Hypozentrum) ausgehenden seismischen Wellen im dreidimensionalen Raum zu simulieren und die daraus resultierenden Bodenschwinggeschwindigkeiten abzuschätzen. Notwendige Eingangsdaten und Randbedingungen der Simulationen, z.B. zu Modellgeometrien und gesteinsphysikalischen Parametern, werden durch die Verbundpartner zur Verfügung gestellt und durch eigene H/V-Messungen im Gelände ergänzt. Die Simulation erfolgen zunächst an generischen Modellen zur Erlangung eines besseren Prozessverständnisses sowie zur Untersuchung des möglichen Effekts unterschiedlicher Lithologien auf die induzierte Seismizität. Anschließend werden Simulationen für zwei Beispielstandorte durchgeführt. Die Arbeiten werden ergänzt durch eine Literaturstudie, welche neben der Recherche zu gesteinsphysikalischen Eigenschaften insbesondere eine Aufarbeitung existierender Geothermiestandorte hinsichtlich ihrer durchteuften Lithologien und induzierter Seismizität beinhaltet.
Das Projekt "Geomechanische Beurteilung und Bohrplanung für Geothermiestandorte mittels Effective Stress, Teilvorhaben: Entwicklung des Toolkits EFECT" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität München, Fachgebiet für Geothermal Technologies.Die tiefe Geothermie in Deutschland hat das Potential ein entscheidender Faktor zur Erreichung der Klimaschutzziele zu sein - insbesondere bei der Wärmewende. Hierzu müssen jedoch die Risiken bezüglich der notwendigen Tiefbohrungen, Fündigkeit und Produktion weiter reduziert werden. Dabei ist die mechanische Integrität des Untergrundes entscheidend, beeinflusst sie doch maßgeblich die Reservoirqualität, die Bohrlochstabilität und das Auftreten induzierter Seismizität. Die mechanische Integrität des Untergrundes ergibt sich neben den geomechanischen Gesteinseigenschaften aus der Differenz zwischen minimalen Hauptspannungsmagnitude und dem Porendruck, der minimalen Effektivspannung. Das vorgeschlagene Projekt soll dazu beitragen, die Risiken und Gestehungskosten tiefengeothermischer Projekte in Deutschland zu verringern, indem erstmals Porendruck und somit minimale Effektivspannungen im Rahmen der World Stress Map zur Verfügung gestellt werden. Speziell für die Bohrplanung sind Porendruck und minimale Effektivspannung von zentraler Bedeutung, da sie das optimale Spülungsgewicht, die Rohrabsetzteufen und die Bohrlochstabilität definieren. In einem weiteren Schritt soll daher die neue Datenbank genutzt werden, um ein Bohrrisikomanagement-Toolkit zu entwickeln. Das Toolkit soll es ermöglichen unter Eingabe des Bohrstandorts und Bohrpfads automatisiert eine Vorhersage der minimalen Effektivspannung und Bohrlochstabilität zur Verfügung zu stellen. Das Toolkit wird von einem Industriepartner hinsichtlich seiner Eignung sowie der Sensitivitäten an realen Daten validiert und bzgl. seiner Handhabbarkeit optimiert. Die Verfügbarkeit einer Datenbank zu Porendruck und Effektivspannungen sowie die Bereitstellung eines Toolkits, dass eine qualitativ hochwertige und standardisierte Vorhersage dieser Parameter erlaubt, wäre weltweit einzigartig und verschafft der Tiefen Geothermie in Deutschland sowohl sozioökonomische als auch sicherheitsrelevante Vorteile.
Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 527: Bereich Infrastruktur - Integrated Ocean Drilling Program/Ocean Drilling Program (IODP/ODP), Teilprojekt: Deformationsmechanismen in Sedimenten kurz vor Eintritt in einen Subduktionskomplex zu flachen seismischen Bewegung" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: RWTH Aachen University, Fachgruppe für Geowissenschaften und Geographie, Lehr- und Forschungsgebiet für Neotektonik und Georisiken.Erdbeben vorherzusagen ist enorm schwierig, jedoch sind solche Vorhersagen für unsere Gesellschaft wichtig, um die Risiken abzuschwächen, die von Erdbeben ausgehen. Durch immer besseres Erkennen der großen Vielfalt seismischer Ereignisse, die von massiven, zerstörerischen Beben wie etwa dem 2004 Sumatra Beben, bis zu langsamen Beben reicht, erhöht sich der Anspruch die geologischen Ursachen hinter Erdbeben zu verstehen. Deshalb wurde in der IODP Expedition 362 die Bengal/Nicobar Fächersequenz bis in die ozeanische Kruste erbohrt und beprobt, um die Materialien zu untersuchen, die in die Subduktionszone gelangen und dort zu extremen Beben beitragen werden. Das Sumatrabeben ist von spezieller Bedeutung, da es näher als vermutet am Tiefseegraben auftrat, was zu einem besonders starken Beben und Tsunami beitrug. Ein kürzlich veröffentlichter Artikel argumentiert, dass das flache Beben im Offshore-Bereich Sumatras durch diagenetisches Verfestigen von tief versenkten störungsbildenden Sedimenten verursacht wurde. Dieses Verfestigen wird mit kompletter Entwässerung der Silikate vor der Subduktion in Verbindung gebracht, was konventionellen Modellen widerspricht. Um zum besseren Verständnis dieser atypischen flachen seismischen Bewegung beizutragen, schlagen wir vor, die Mirko- und Poren-Strukturen von Kernproben, die während der Expedition in LN2 gefroren wurden, zu charakterisieren um (1) Anomalien in den Mikrostrukturen zu erkennen, die in Kombination mit Daten zu seismischen und physikalischen Eigenschaften, auf Horizonte zukünftiger Störungslokalisierung und Bildung von Abscherflächen hinweisen und (2) Deformationsmechanismen während der Versenkung und kleinmaßstäbliche Faltung zu erkennen, die helfen werden, die mechanischen Eigenschaften der Gesteine von ihrer derzeitigen Position in den Sumatra-Subduktions-Komplex zu extrapolieren. Um diese Zielvorgaben zu erreichen, werden wir zunehmend verfestigte und wenig deformierte Proben, die vor Ort unter kryogenen Bedingungen genommen wurden (d.h. keine Veränderung der Struktur durch Austrocknen des Probenwassers) und mehrere langsam getrocknete Proben mit (kryogenem) Broad Ion Beam Polieren und (kryogener) Rasterelektronenmikroskopie untersuchen. Wir werden diese Ergebnisse mit Mikrostrukturen von Kernproben vergleichen, für die die Spannungs-Verformungs-Kurve im Labor gemessen wird, um Hypothesen zu testen, wie die Sedimentsäule auf zusätzliche Versenkung oder Scherung reagiert, die sie in der Subduktionszone erfährt.
Das Projekt "Induzierte Seismiziät in Abhängigkeit von Lithologie, Struktur und Spannung, Teilvorhaben: Petrophysikalische Messungen und Permeabilität von Störungszonen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, GeoZentrum Nordbayern, Lehrstuhl Geologie.Im Verbundprojekt 'Restless' soll die Frage geklärt werden, ob und in wieweit das Risiko induzierter Seismizität von der Lithologie des erschlossenen geothermischen Reservoirs abhängt. Gesamtziel des Projekts ist es, mit einer Kombination von Gelände-, Labor- und numerischen Methoden die notwendigen Bedingungen zur Reaktivierung von Störungen und die resultierende Seismizität in Abhängigkeit von deren geometrischen und lithologischen Eigenschaften genauer zu untersuchen. Das Teilvorhaben untersucht die hydraulischen Eigenschaften des Kluftnetzwerkes im Nahbereich von Störungszonen im Granit. Im GranitLab des GZN können die hydraulischen, petrophysikalischen und geomechanischen Eigenschaften von spröden Störungszonen in Graniten untersucht werden. Das Granitlab verfügt über 15 hydraulisch und bohrlochgeophysikalisch untersuchte Bohrungen mit einer Tiefe von ca. 25 m. Diese sollen im Zuge von RESTLESS durch drei Schrägbohrungen mit einer Tiefe von 100 m erweitert werden. Die Kernbohrungen werden bohrlochgeophysikalisch vermessen. Produktions- und Injektionsversuche dienen der Bestimmung der Permeabilität des Kluftnetzwerkes, des Rissöffnungsdruckes und der Richtung der minimalen Hauptspannung. Geometrie und Vernetzung des Kluftnetzwerkes werden mit Bohrlochradar und Bohrlochtomographie bestimmt. Hierzu sind wiederholte Messungen vorgesehen, u.a. auch vor und nach der Injektion eines Salzwassertracers, der dazu dient, die Fließwege und -geschwindigkeiten im Kluftnetz nachvollziehen zu können. Die analytischen Auswertungen der Messdaten sollen zu einem besseren Verständnis Fließbedingungen, der Druckausbreitung und den hydraulisch relevanten Reservoirbedingungen führen. Daneben werden im Labor Gesteinsproben aus Analogaufschlüssen petrophysikalisch untersucht, um mit den Messergebnissen die Modellierungen zu parametrisieren. Darüber hinaus werden mit XRD-Analyse der Tonmineralgehalt und die Art der Tonminerale ermittelt.
Das Projekt "Bewertung der seismischen Gefährdung in der Niederrheinischen Bucht zur Nutzung von Tiefengeothermie, Teilvorhaben: Physikalische Vorgänge bei der Aktivierung von Störungen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Ruhr-Universität Bochum, Institut für Geologie, Mineralogie und Geophysik, Fachbereich Geophysik.Sichere und grundlastfähige erneuerbare Energiequellen sind essentiell für das Erreichen globaler Klimaziele. Die Tiefengeothermie kann Wärme und Strom unabhängig von Wetterbedingungen liefern und spielt eine Schlüsselrolle bei dem Vorantreiben der grünen Energiewende. Mit unserem Vorhaben gehen wir die Hauptfaktoren, die ein schnelleres Wachstum des Geothermiesektors verzögern, an: lange Amortisationszeiten und hohe sozioökonomische Risiken im Zusammenhang mit induzierter Seismizität. Im Teilvorhaben 'Physikalische Vorgänge bei der Aktivierung von Störungen' des Verbundvorhabens 'SIEGFRIED ' fokussieren wir uns auf einen seismologische und geologischen Ansatz, um zu quantifizieren, unter welchen Bedingungen eine Störung (re-)aktiviert wird und ob es zu seismischen oder aseismischen Versagen kommt. Wir ermitteln präoperativ die Seismizitätsrate zur präzisen Messung möglicher künftiger Veränderungen. Mit Distributed Acoustic Sensing und GNSS-Messungen überwachen wir auch den niedrigen Frequenzbereich und mögliche aseismische Verformung. Dazu kommen die strukturgeologischen Messungen von Störungsrichtung in Steinbrüchen, exhumierten geothermischen Reservoiren, sowie die gesteinsphysikalische Bestimmung von Reibungseigenschaften an Handstücken. Basierend auf den vorherigen Ergebnissen dieses Teilvorhabens und den Ergebnissen der Teilvorhaben der Projektpartner modellieren wir realistische Injektionsszenarien mit Hilfe von Multiphysik-Modellen zur Bewertung der Wahrscheinlichkeit einer Störungsreaktivierung. Die resultierende seismische Gefährdungskarte der Niederrheinischen Bucht, sowie die im Projekt vorgeschlagene best-practice Richtlinie, wird den Betrieb von Geothermieanlagen optimieren, weil seismische Risiken und damit das ökonomische Risiko für Unternehmen verringert wird, indem empfindliche Strukturen vermieden werden können und Zonen mit höherer Permeabilität identifiziert werden, die eine bessere Zirkulation von Flüssigkeiten ermöglichen.
Das Projekt "Modellierung und Analyse von Erdbebenschwärmen" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Potsdam, Institut für Geowissenschaften.Seismizität kann regional und zeitlich in stark unterschiedlicher, komplexer Weise auftreten. Die dafür verantwortlichen Mechanismen und strukturellen Bedingungen sind zum großen Teil noch unbekannt. Insbesondere gilt dies für Erdbebenschwärme, über die in diesem Projekt durch vergleichende Analysen realer und modellierter Seismizitätsdaten neue Erkenntnisse gewonnen werden sollen. Die Modellbildung soll dabei auf dem kürzlich entwickelten Model von Hainzl et al. (1999a) basieren, welches sich zur Beschreibung typischer tektonischer Seismizitätsmuster bewährt hat. Im Rahmen dieses Projektes sollen die Bedingungen für episodisch auftretende Erdbebenschwärme erforscht werden. Alternativ zu diesen selbstorganisiert kritischen Modellsystemen soll auch die Hypothese einer regionalen Porendruckerhöhung als Ursache von Erdbebenschwärmen anhand numerischer Experimente untersucht werden. Parallel dazu ist die Analyse realer Daten vorgesehen. Spezielles Interesse gilt dabei den Erdbebenschwärmen aus der Vogtland-Region, aber auch Schwärmen aus anderen Regionen und induzierter Seismizität. Mit Hilfe neuer Analysemethoden der nichtlinearen Dynamik sollen sowohl die verschiedenen Modellannahmen verifiziert bzw. falsifiziert werden, als auch allgemein gültige und regional spezifische Gesetzmäßigkeiten extrahiert werden. Letztere sollen mit Hilfe von weiterentwickelten, an regionale Bedingungen angepassten Modellsystemen verstanden werden.
Das Projekt "Bewertung der seismischen Gefährdung in der Niederrheinischen Bucht zur Nutzung von Tiefengeothermie, Teilvorhaben: Seismologische Spannungsanalyse" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie IEG.Sichere und grundlastfähige erneuerbare Energiequellen sind essentiell für das Erreichen globaler Klimaziele. Die Tiefengeothermie kann Wärme und Strom unabhängig von Wetterbedingungen liefern und spielt eine Schlüsselrolle bei dem Vorantreiben der grünen Energiewende. Mit unserem Vorhaben gehen wie die Hauptfaktoren, die ein schnelleres Wachstum des Geothermiesektors verzögern, an: lange Amortisationszeiten und hohe sozio-ökonomische Risiken im Zusammenhang mit induzierter Seismizität. Hauptrisiken der Tiefengeothermie sind hohe Unsicherheiten über die Existenz, Lage und Orientierung geologischer Strukturen im Untergrund und die daraus resultierende hohe Unsicherheit über das Potential seismische Ereignisse zu induzieren. In diesem Teilvorhaben wollen wir in beiden Aspekten Fortschritte machen, in dem wir dynamische seismologische Modelle des Untergrunds erarbeiten. Aus der Kombination der innovativen seismischer Verfahren der Migration und Interferometrie werden wir dynamische Modelle erarbeiten. Diese Modelle verdeutlichen die seismische Reaktion des Untergrundes auf temporäre Veränderungen von Spannungen. Dazu werden Herdflächenlösungen mit Änderungen von seismischen Geschwindigkeiten korreliert. Ziel ist das Abschätzen von Schwellenwerten für Spannungsänderungen, die lokale Seismizität auslösen können. Die Interpretation dieser lokalen Änderungen in Hinblick auf eine geothermische Nutzung des Untergrunds hilft der Standortauswahl und somit der Reduzierung der seismischen Gefährdung. Wir werden einen neuen Arbeitsablauf entwickeln, um die seismische Gefährdung durch Tiefengeothermie in der Niederrheinischen Bucht abzuschätzen. Dieser Arbeitsablauf wird einen räumlich aufgelösten Erdbebengefährdungsindex beinhalten, der auf intuitive Weise die seismische Gefährdung der Region kommuniziert.
Das Projekt "Bewertung der seismischen Gefährdung in der Niederrheinischen Bucht zur Nutzung von Tiefengeothermie, Teilvorhaben: Untersuchung und Steuerung der natürlichen und induzierten seismischen Verhältnisse am Geothermie- Standort Weisweiler" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: RWE Power AG.Grundlastfähige Energie- und Wärmegewinnung aus erneuerbaren Ressourcen ist entscheidend für ein zeitnahes Erreichen der globalen Klimaziele. Die Tiefengeothermie kann sowohl Wärme als auch Strom unabhängig von Wetterbedingungen liefern und spielt somit eine Schlüsselrolle beim Vorantreiben der grünen Energiewende. Die Hauptfaktoren, die ein schnelleres Wachstum des Sektors der tiefen Geothermie verzögern, sind lange Amortisationszeiten und hohe sozioökonomische Risiken im Zusammenhang mit dem möglichen Auftreten von induzierter Seismizität. Um diese Risiken zu verringern, müssen geologische Unsicherheiten und die Gefahr von induzierter Seismizität minimiert werden. In diesem Projekt schlagen wir eine vollumfängliche seismotektonische Studie vor, die unter Verwendung von modernsten seismologischen und geomechanischen Arbeitsabläufen und Methoden neue Strategien zur Bewertung der seismischen Gefahren vor dem Betriebsbeginn entwickelt. Mit kontinuierlichen Daten der Bodenbewegungen, einem detaillierten Erdbebenkatalog, Bohrprotokollen, hydrogeologischen und gesteinsphysikalischen Parametern können wir verschiedenste Aspekte potentieller geothermischer Reservoirs quantifizieren und unter realistischen Bedingungen modellieren. Diese Untergrundmodelle erlauben anschließend Langzeitsimulationen der Spannungsveränderungen und Simulationen der seismischen Wellenausbreitung. Mit den entwickelten Arbeitsabläufen demonstrieren wir fiktive geothermische Standorte in der Niederrheinischen Bucht. Durch optimierte Standortauswahl auf Basis von probabilistischen Untergrundmodellen kann die Gefahr von induzierter Seismizität grundsätzlich reduziert werden. Die Ergebnisse dieses Projekts werden Investitionen in den Geothermiesektor auslösen und somit den Geothermiemarkt in Deutschland stärken und eine schnellere Expansion ermöglichen. Diese Entwicklung ist notwendig, um die von der Generalversammlung der Vereinten Nationen in der Agenda 2030 festgelegten Energieziele zu erreichen.
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