Dieses Projekt entsteht in Zusammenarbeit mit dem Geophysikalischen Institut des Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und ist gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK).
Der Herrenknecht UrbanVibroTruck ist ein mobiler P-Wellen-Vibrator, welcher im Rahmen von reflexionsseismischen Untersuchungen für die strukturelle geologische Erkundung des Untergrunds im urbanen Umfeld in den Einsatz kommen wird. Diese Entwicklung ist vor dem Hintergrund der Energiewende von hoher zukünftiger Bedeutung für die Erkundung geothermischer Lagerstätten in Deutschland und Europa. Die hier angestrebten Innovationen bestehen darin, dass der neue mobile Vibrator im urbanen Umfeld flexibel einsetzbar ist, da das Trägerfahrzeug den europäischen Richtlinien der Straßenzulassung entspricht.
Vor allem die Durchführung von reflexionsseismischen Messungen in städtischen Gebieten wird durch seine Wendigkeit und seinen leisen Betrieb verbessert. Des Weiteren wird der Shaker bezüglich der Qualität und Stabilität des Quellsignals optimiert, so dass Abbilder des geologischen Untergrunds von höherer Qualität erzeugt werden können. Ein weiterer Projektfokus wird auf die messtechnische Ermittlung der vom Vibrator in den Boden eingeleiteten Kraft gelegt. Daraus sollen Methoden zur Validierung der Shaker-Performance und zur Maximierung der Qualität von seismischen Abbildern entwickelt werden.
Gemäß dem aktuellen Zeitplan starten wir Mitte Oktober 2024 mit der Inbetriebnahme des Trucks und führen Anfang November eine Seismik durch.

Die Entwicklung von Tiefengeothermie-Projekten in urbanen Gebieten stellt Stadtwerke, Kommunen, Energieversorger, Investoren, etc. vor eine Vielzahl von Herausforderungen. Neben der fehlenden Erfahrung für die Entwicklung von untertägigen Projekten sind meist finanziellen Ressourcen sehr beschränkt. Eine der größten Herausforderungen ist die Minimierung des Fündigkeitsrisikos, das mit der Erschließung geothermischer Ressourcen in städtischen Umgebungen verbunden ist. Darüber hinaus spielen Fördermöglichkeiten eine entscheidende Rolle, um die wirtschaftliche Realisierung solcher Projekte zu ermöglichen.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Durchführung von seismischen Messungen, um geothermische Potenziale in urbanen Gebieten zu bestimmen. Diese Messungen sind entscheidend, um Risiken zu minimieren und die Effizienz von Tiefengeothermie-Projekten zu maximieren. Dabei müssen jedoch u.a. Brut- und Setzzeiten sowie Fahrgenehmigungen berücksichtigt werden. Die Information der Öffentlichkeit und die Erlangung von Betretungserlaubnissen sind weitere wichtige Schritte, um Akzeptanz und Unterstützung für derartige Projekte in urbanen Gebieten zu gewinnen.

Bisher sind vom Projektbeginn bis zur Projektrealisierung ca. 40 Anträge und behördliche Vorgänge zu meistern. In diesem Zusammenhang stellt das Geothermie-Beschleunigungsgesetz eine Chance dar, die Genehmigungsverfahren und die Prozesse zu beschleunigen.

Trotz dieser Herausforderungen bieten Tiefengeothermie-Projekte in urbanen Gebieten immense Chancen für eine nachhaltige Wärmeversorgung. Dieser Vortrag soll neben dem aktuellen Stand auch Hinweise und Ideen den konsequenten Ausbau bzw. Hochlauf der Tiefengeothermie aus praktischer Sicht geben.

Das Erfolgsrezept eines Geothermie-Vorhabens besteht nicht nur aus der Fündigkeit der ersten Bohrung, sondern auch darin, wie das Projekt in die Öffentlichkeit getragen wird. Das beginnt schon mit den ersten Erkundungsmaßnahmen. Der Geologische Dienst NRW (GD NRW) berichtet seit 2021 über seine seismischen Untersuchungen auf verschiedenen Plattformen. Mit viel Geo-Know-How und verständlicher Sprache ist das oberste Ziel: die Bevölkerung informieren und sie an die Hand nehmen. Insbesondere für Nordrhein-Westfalen, ist die positive Besetzung der Geothermie entscheidend für die kommunale Wärmeplanung. Die Landesregierung geht mit dem Masterplan Geothermie NRW in Vorleistung und unterstützt Erdwärmeprojekte. Dies beinhaltet auch ein Explorations- und Bohrprogramm zur Erkundung des tiefen Untergrundes, das vom GD NRW geplant und durchgeführt wird. Die erhobenen Geo-Daten sind die Basis zur Umsetzung künftiger Geothermie-Projekte im Land. Ein Vorzeigebeispiel ist Münster. Heute planen sie, gemeinsam mit den regionalen Stadtwerken, die nächsten Schritte in Richtung Zukunftswärme.

Um mehr solcher Projekte in NRW erfolgreich in die Umsetzung zu bringen, ist es essenziell, die Bevölkerung durch eine transparente Kommunikationsstrategie mitzunehmen. Gemeinsam mit der PR-Agentur Enerchange GmbH & Co. KG, die auf die Kommunikation geothermischer Projekte spezialisiert ist, hat der GD NRW während seiner drei Erkundungskampagnen das Thema Seismik und Geothermie breit in die Öffentlichkeit getragen. Ganz nach dem Motto: Mehr ist mehr. Neben der täglichen Berichterstattung auf Social Media wurde die Presse umfangreich bedient, die Kommunen, Bürgermeisterinnen und Bürgermeister durch technische Workshops informiert und die breite Öffentlichkeit bei Veranstaltungen mitgenommen. Dabei ist es elementar, sämtliche Sorgen und Bedenken schnell und kompetent aufzufangen und zu beantworten.

Um das auf 70 GW geschätzte energetische Potential der hydrothermalen Energie in Deutschland für eine erfolgreiche Wärmewende zu nutzen, ist eine verbesserte Potentialanalyse notwendig. Deutschlands Hotspot der hydrothermalen Tiefengeothermie ist das nordalpine Vorlandbecken in Bayern, und dort der Großraum München, in dem 18 Anlagen mit über 40 Einzelbohrungen derzeit Thermalwasser aus dem Oberjura und der Unterkreide für die Wärmebereitstellung oder Verstromung fördern. Im Rahmen des interdisziplinären Forschungsprojektes Geothermie-Allianz Bayern wurden hydraulische, thermische und hydrochemische Parameter aus dem hydrothermalen Reservoir umfassend ausgewertet und analysiert und im „Bewertung Masterplan Geothermie“ eine erste Zonierung der Produktivität veröffentlicht (Geothermie-Allianz Bayern, 2020; Zosseder et al., 2022; Anahi et al., 2022).

Die zunehmend hohe Datendichte im Großraum München erlaubt nun eine Verbesserung dieser Zonierung mit einem multivariaten, statistischen Ansatz. Für diesen wurden für 42 Bohrungen insgesamt 25 technische, geologische, hydraulische, thermische und hydrochemische Parameter erfasst und erweitert interpretiert. Anschließend wurde eine hierarchische Clusteranalyse (HCA) und Hauptfaktorenanalyse (PCA) durchgeführt, um Ähnlichkeiten zwischen den Bohrungsdatensätzen und ihrer Produktivität herauszuarbeiten. Der Datensatz kann auf 6 Hauptfaktoren und 5 übrige Parameter reduziert werden, denen spezifische Attribute zugeordnet werden konnten. Nach Durchführung der HCA zeigen sich 5 Hauptcluster und 2 untergeordnete Cluster, die sich auch örtlich voneinander abgrenzen und die im „Masterplan Geothermie“ beschriebenen Grenzen statistisch validieren. Vor allem der Hauptfaktor 1, der sich aus den geologischen Komponenten (u.a. Porosität, Thermalwassertemperatur) zusammensetzt, kontrolliert hier die Unterteilung der Cluster.

Durch eine kontinuierliche Aktualisierung und Integration neuester Forschungsergebnisse wird der Masterplan durch diese Erkenntnisse stetig verbessert und die Unsicherheiten in den Potentialabschätzungen verringert.

Die Gemeinde Weyhe prüft die Nutzung hydrothermaler Geothermie für die kommunale Wärmeversorgung. Insbesondere der Buntstandstein oberhalb des Salzkissens Barrien wurde auf Kohlenwasserstoffe intensiv exploriert, weshalb eine gute Datenbasis aus 3D-Seismik und Tiefbohrungen besteht. Reservoire der Trias und des Juras des Norddeutschen Beckens sind durch die Kohlenwasserstoffexploration gut bekannt und könnten geeignete Aquifere für eine hydrothermale geothermische Nutzung darstellen. Auch karbonatische Formationen der Kreide können geeignete Durchlässigkeiten aufweisen, zum Beispiel die Reitbrook Formation des Maastrichts der Oberkreide.

Im Projektgebiet liegen einige Reservoire vergleichsweise tief und sind daher aufwendig zu erschließen, sind nicht vorhanden, oder nur geringmächtig abgelagert. Daher wurde auch ein Augenmerk auf flacher gelegene potentielle geothermische Systeme der karbonatischen Kreide-Formationen als Ganzes gelegt, die im nördlichen Teil des Gebietes Tiefen von über 2000 m und Mächtigkeiten von bis zu 1000 m erreichen und vergleichsweise günstig zu erschließen wären.

Zur Charakterisierung wurde eine 3D-Seismik ausgewertet. Seismisch auflösbare Störungen wurden interpretiert und reflektieren das komplexe Spannungsfeld in der Umgebung oberhalb des Salzkissens. Störungsattribute geben Hinweise auf sub-seismische Störungen oder Zerrüttungszonen, vor allem an der nördlichen Flanke im Bereich des Oberbaus.

Um diese Strukturen besser abzubilden, wurden weitere Attribute berechnet, welche eine ca. 2x8 km große Ost-West streichende Dehnungszone oberhalb der nördlichen Flanke des Salzkissens innerhalb der Kreide zeigen. Hier wird das geklüftete Gesteinsvolumen als ausreichend für eine mögliche geothermische Entwicklung angesehen. Mit einer bohrtechnischen Erschließung senkrecht zur aktuellen lokalen minimalen Spannungsrichtung könnte, bei ausreichender Kluftdurchlässigkeit, ein geothermisches System erschlossen werden.