Die Karte zeigt eine synoptische Darstellung aller mitteltiefen und tiefen geothermischen Potenzialgebiete in Hamburg. Die dargestellten Gebiete geben einen Überblick in welchen Bereichen der Stadt und in welchen geologischen Schichteinheiten ein geothermisches Potenzial grundsätzlich möglich ist. Hellere Farben repräsentieren dabei immer einen Temperaturbereich zwischen 40 und 80 °C, kräftigere Farben zeigen ein Potenzial für tiefe Geothermie (Tiefen zwischen 2.000 und etwa 3.500 m und Temperaturen von > 80 °C) in einer geologischen Schicht an. Die Top-Bereiche der Salzstöcke sind aufgrund der geringen Tiefenlage für eine geothermische Nutzung nicht geeignet. Ebenso sind große Tiefen von mehr als 3.500 m nicht als Potenzialgebiet ausgewiesen. In einigen Teilen des Stadtgebiets gibt es eine grundsätzliche Eignung für eine geothermische Nutzung in gleich mehreren geologischen Schichten. In solchen Gebieten lässt sich das Risiko von Fehlbohrungen mindern. Ob in einem speziellen Falle nutzungswürdige Sandstein-Mächtigkeiten vorhanden sind, muss jeweils über Detailstudien unter Berücksichtigung von vorhandenen Bohrungen oder seismischen Untersuchungen geklärt werden.
Der Datensatz stellt Informationen hinsichtlich oberflächennaher, mitteltiefer und tiefer Geothermie bereit. Die oberflächennahe Geothermie betrachtet die Wärmeleitfähigkeit der Gesteine für Erdwärmesonden bis in 100 Meter Tiefe sowie die geothermische Ergiebigkeit für Erdwärmekollektoren. Hinsichtlich mitteltiefer Geothermie liefert der Datensatz Informationen zur Planung von geothermischen Anlagen bis in 1.000 Meter Tiefe, derzeit für das Rheinland, das zentrale Münsterland sowie den Nordrand des Rheinischen Schiefergebirges. Für die Planung von tiefen geothermischen Anlagen (Dubletten) bis in mehr als 5.000 Meter Tiefe werden geologische Informationen über die als Zielhorizonte in Frage kommenden Kalksteinschichten zur Verfügung gestellt. Der Datensatz liefert damit wertvolle Eckdaten bezüglich der Nutzungsmöglichkeiten von Erdwärme; beispielsweise zum Beheizen oder Klimatisieren von Gebäuden aller Art. Verfügbare Kartenthemen: Wärmeentzugsleistung für Erdwärmekollektoren; Wärmeleitfähigkeit für oberflächennahe Geothermie in 40, 60, 80, 100 Meter Tiefe; Übersichtsdarstellung hydrogeologisch sensibler Bereiche; Bereich erhöhter Fließgeschwindigkeit; Wärmeleitfähigkeit für mitteltiefe Geothermie in 250, 500, 750, 1.000 Meter Tiefe; offene Wärmespeicher (ATES); Dublette; oberkreidezeitliche, unterkarbonzeitliche sowie devonzeitliche Karbonate als Zielhorizonte (Top, Mächtigkeit, Temperatur, Faziesverteilung).
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.
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. SIEGFRIED zielt darauf ab, neue Standards für die geothermische Exploration in der Niederrheinischen Bucht und darüber hinaus einzuführen sowie neue Methoden und Arbeitsabläufe zu schaffen, um große Mengen an interdisziplinären und maßstabsübergreifenden Daten in Studien zur seismischen Gefährdung zu kombinieren. Es ist der erste Versuch dieser Art, geomechanische und seismologische Ansätze zu kombinieren, um ein gemeinsames Bild der seismischen Gefährdung zu erstellen und so darzustellen, dass die Energiebetreiber es für die Planung, den Aufbau und später den Betrieb tiefer geothermischer Systeme in der Niederrheinischen Bucht nutzen können. SIEGFRIED wird zum ersten Mal die direkte Messung des Spannungstensors in den Tiefen eines tiefen geothermischen Reservoirs in der Niederrheinischen Bucht ermöglichen. Diese Informationen werden die Kalibrierung von physikalisch informierten numerischen Modellen der Krustenspannung und ihrer anthropogenen Veränderungen in situ ermöglichen sowie die seismische Gefährdungsabschätzung unterstützen. Letztendlich besteht die Hauptaufgabe der RWTH innerhalb von SIEGFRIED darin, den Zustand der initialen Spannung, die Stabilität der Hauptstörungszonen und die anthropogenen Spannungsänderungen zu verstehen, die während der geothermischen Produktion in der Niederrheinischen Bucht entstehen.
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.
a) Zielstellung, fachliche Begründung: Geothermie kann einen wichtigen Beitrag bei der Dekarbonisierung der deutschen Energieversorgung leisten. Die Optionen zur Wärmespeicherung im Untergrund und die hohe Effizienz der geothermischen Wärmeversorgung in der direkten Nutzung und bei der Aufwertung durch Wärmepumpen machen sie zu einer tragenden Säulen der Wärmewende. Darüber hinaus kann über die geothermische Nutzung des Untergrund der absehbar steigende Energiebedarf für Kühlungsanwendungen bedient werden. Diese Beiträge gilt es, aufbauend auf bisherigen Untersuchungen, verlässlicher zu quantifizieren und gerade die Ressourceneffizienz, die Sektorenkopplungseigenschaften sowie die Wirtschaftlichkeit in vergleichenden Zusammenhang mit anderen Wärmequellen zu stellen. Zur Bewertung der Ressourcenverfügbarkeit ist das erschließbare Potenzial der geothermischen Wärme- und Kältebereitstellung und -speicherung genauer zu bestimmen. b) Output: Im Vorhaben werden oberflächennahe und tiefe Geothermie wegen der Überschneidung der Nutzbarkeitsbereiche bei der Wärmespeicherung, bei Aufwertungsoptionen und dem Vorliegen von Potenzialen für eine leitungsgebundene Wärmenachfrage gemeinsam adressiert. Um eine belastbare Datenbasis zu erhalten, werden eine Vielzahl von Daten zu den Eigenschaften der untertägigen Ressourcen zusammengestellt und ergänzt. Mit dem erzielten Ergebnis wird eine Bewertung des wirtschaftlichen Potentials der Geothermie auf dem Gebiet der Bundesrepublik Deutschland möglich sein.
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