Geothermisches Potential tiefliegender undurchlässiger Gesteinseinheiten (Hot-Dry-Rock)

Das geothermische Potenzial kristalliner Gesteine (z. B. Granite, Gneise, Glimmerschiefer) ist wesentlich größer als das Potenzial tiefliegender Aquifere, da tiefliegende Aquifere selten sind, kristalline Gesteine aber in der Erdkruste dominieren. Kristalline Gesteine sind zwar geklüftet, aber die Klüfte sind weitgehend geschlossen, sodass Fluide nur mit sehr niedrigen Fließraten zirkulieren können. Deshalb kann die geothermische Energie nicht wie in Aquiferen mit einem Kühlmittel wie Wasser einfach aus dem Gestein "extrahiert" werden. Durch Aufbringen hoher hydraulischer Drucke können die natürlich vorhandenen Klüfte jedoch geweitet und zusätzlich künstliche Risse (Fracs) neu geschaffen werden. Diese "Frac-Technik" wird bereits seit Jahrzehnten erfolgreich bei der Gewinnung von Erdöl und Erdgas eingesetzt und hat sich mittlerweile auch in kristallinen Gesteinen bewährt; unter anderem im europäischen HDR-Forschungsprojekt Soultz-sous-Forêt. Sie ist die entscheidende Methode des Hot-Dry-Rock-Verfahrens (HDR) zur Nutzung geothermischer Energie: Durch das geweitete bzw. neue Kluftsystem wird in einem geschlossenen Kreislauf mittels Injektions- und Förderbohrungen ein Kühlmittel (in der Regel Wasser) geleitet und so dem Gestein die Wärme entzogen.

Da granitische Gesteine wesentlich spröder als metamorphe Gesteine auf eine tektonische Beanspruchung reagieren, wurden bei bisherigen HDR-Projekten granitische Gesteinsverbände bevorzugt. Trotzdem gelten auch Gneise als für HDR-Projekte geeignet. Unklarer ist die Eignung schwach metamorpher Sedimente wie Tonschiefer und Phyllite. Durch eine detaillierte geologische Vorerkundung kann zudem versucht werden, Gebiete mit erhöhter Kluftdichte als Bohrziel zu erreichen, wie sie in der Nähe von Verwerfungen zu erwarten sind. Die Erfahrungen mit der "Frac-Technik" in kristallinen Gesteinen sind weltweit noch recht begrenzt, deshalb kann die erfolgreiche Schaffung eines für die kommerzielle Nutzung ausreichend großen Kluftsystems an beliebigen Standorten noch nicht garantiert werden.

Durch das HDR-Verfahren, insbesondere die notwendigen Stimulationsverfahren ("Frac-Technik"), können mikroseismische Ereignisse (kleinste Erdbeben) ausgelöst werden. Dabei werden vor allem latente Spannungen im Gestein gelöst, die durch tektonische Gesteinsbewegungen entstanden sind. Es besteht die Möglichkeit, dass die entstehenden Erschütterungen die Wahrnehmbarkeitsschwelle an der Erdoberfläche überschreiten.

Für die Darstellung der geothermischen Verhältnisse im tieferen Untergrund Thüringens wird auf Informationen aus dem "Geothermie-Atlas der DDR" (Katzung et al. 1984, unveröff.) für den Maßstab 1 : 1.500 000 zurückgegriffen (siehe Abbildungen in der nachfolgenden Dokumentation "Geothermische Verhältnisse im tieferen Untergrund Thüringens"). Für die einzelnen Tiefenschnitte wurden bei eher konservativen Annahmen zu den regionalen Temperaturgradienten alle in Tiefbohrungen (vor allem im Thüringer Becken) gewonnenen Temperaturwerte einheitlich nach Standzeiten und Tiefe korrigiert. Dabei bildete die Isolinienführung des höheren Niveaus stets eine der Grundlagen für die Erarbeitung des nächst tieferen Niveaus. Auf diese Weise entstand ein in sich schlüssiges Kartenwerk. Da für Thüringen Temperaturdaten nur bis ca. 2000 m Tiefe vorliegen, handelt es sich bei den Temperaturverteilungskarten ab dieser Tiefe um interpolierte Informationen. Ergänzend wird der Gesamtwärmeinhalt der Erdkruste für die Tiefenschnite 1 - 3 km und 3 - 5 km angegeben. Nur ein geringer Bruchteil davon ist zur Energiegewinnung nutzbar.

Dokumentation "Geothermische Verhältnisse im tieferen Untergrund Thüringens"
(zum Onlineblättern)

  Dokumentation "Geothermische Verhältnisse im tieferen Untergrund Thüringens"
(im PDF-Format)



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