Hydrothermale Systeme liegen für geologische Formationen vor, die in Tiefen zwischen 400 und 5.000 m liegen und thermalwasserführend sind. Das Thermalwasser befindet sich hier in Poren-, Kluft- oder Bruchsystemen, vorwiegend in sedimentären Gesteinen. Über Bohrungen können hydrothermale Reservoiren erschlossen werden und jahres- und tageszeiten-unabhängig geothermische Wärme grundlastfähig zur Stromgewinnung oder zur kommunalen, bzw. für die industrielle Wärmeversorgung bereitstellen.

Die Arbeitsgruppe hydrothermale Systeme forscht schwerpunktmäßig an der Erkundung, Erschließung, Nutzung und Einbindung hydrothermaler Reservoire in urbane geothermische Nutzungskonzepte. Dies umfasst die Forschung an Erkundungsmethoden sowie an Prozessmodellen des Untergrundes und deren Einbindung in Übertagemodelle. Wir charakterisieren potentielle Reservoire im Gelände, in Bohrungen (Bohrlochgeophysik, Teste) und über Labormessungen (Gesteinsphysik, Gesteinschemie) und implementieren diese Daten in umfängliche (numerische) 3D/4D geothermische Modelle. Unsere petrophysikalische Gesteinscharakterisierung umfasst hydraulische, thermische und mechanische Eigenschaften unter (simulierten) in situ-Bedingungen. Besondere Expertise besitzen wir in der zeit- und skalenübergreifenden thermischen Beschreibung, Analyse, integrierten Bewertung sowie dem Monitoring des Untergrundes. Die Arbeitsgruppe ist dabei eng mit anderen Arbeitsgruppen der Sektion und am GFZ  vernetzt. Wir begleiten geothermische Projekte als wiss. Partner mit konkreten Forschungsfragen und tragen so zur Verbesserung von Prozessen und Verfahren bei.

• Exploration, Simulation und Minimierung von Fündigkeitsrisiken hydrothermaler Systeme
• HM-Parameterfeldcharakterisierung hydrothermaler Reservoire
• Nachhaltigkeitsanalyse von hydrothermalen Systemen
• Analytische, statistische und numerische Temperatur- und Wärmeflussmodellierung
• Geothermische Potentialkartierung und Ressourcenanalyse
• Wissenschaftliche Begleitung von Reservoire-Erkundungsprogrammen in Ballungsräumen
• Temperaturfeldanalyse der Lithosphäre
• Koordination, Management und Betrieb der globalen Wärmestromdatenbank
• Nutzungskonflikte zwischen Trinkwasser und geoenergetische Nutzung
• Nachhaltigkeitsanalyse von hydrothermalen Systemen
• Hydrothermale Demonstratoren im Norddeutschen Becken
• Geoenergetische Erschließung in hydrothermalen Systemen

• Thermische und petrophysikalische Gesteinscharakterisierung (Labor Thermische Petrophysik)
• Bohrlochtemperaturlogging (Winde & Tools)
• Monitoring hydrothermaler Systeme (Glaserfaser-Tools)
• Interpretation von Bohrlochmessungen, Kern-Log-Integration und komplexe Modellparametrisierung
• Prozessanalyse vom Labor bis zum Feld über Skalen und Zeitbereiche hinweg (z. B. Nachhaltigkeitsanalyse)
• Temperaturfeld-, Wärmestrom und Paläoklimaanalyse
• Hydrothermale Modellkonzeption

Projekte die wir leiten und koordinieren (PI), bearbeiten oder unterstützen:

• 2024 - 2027 [Reallabor] - Integration eines Hochtemperatur-Aquiferwärmespeichers mit Wärmepumpensystem in ein Fernwärmenetz
• 2023 - 2026 [PUSH-IT] - Piloting Underground Storage of Heat In geoThermal reservoirs
• 2023 - 2025 [ThermoBase] - Temperaturfeldbewertung in sedimentären Teilgebieten (PI)
• 2022 - 2025 [PotAMMO] - ATES-Potentiale der Metropolregion Mannheim-Offenbach (Koordination)
• 2022 - 2025 [WHFDB] - World Heat Flow Database Project (PI)
• 2022 - 2023 [CHENILLE/Tournemire] - Fault heat experiment
• 2021 - 2026 [GHFDA.project] - Global Heat Flow Data Assessment Project (PI)
• seit 2021 [Geothermie Potsdam] - Wärme in der Stadt (PI)
• Dauerprojekt - Regionaler Wärmestrom, Temperaturen und geothermisches Potential im Norddeutschen Becken (PI)

Abgeschlossene Projekte:

• 2022 - 2023 [MuschelHeat] - Thermische Eigenschaften von Karbonaten in Norddeutschland
• 2021 - 2023 [Geothermie Schwerin] - Thermische Untergrundcharakterisierung für den Geothermiestandort
• 2020 - 2022 [geoPuR] - Effiziente Erkundung des geothermischen Potenzials in urbanen Räumen (PI)
• 2019 - 2022 [GeoFern] - Geothermische Fernwärmeversorgung in Berlin
• 2019 - 2022 [GeoTiefExplore] - Geothermische Potentiale der Stadt Wien (Österreich)
• 2019 - 2021 [HICAM] - Helmholtz Klimainitiative
• 2018 - 2020 [Geotherm] - Geothermische Potentiale für die Wärmeversorgung Dänemarks
• 2018 - 2020 [ESI] - Energiesystemintegration_ Multimodales Energiesystem 2050
• 2016 - 2019 [ITHERLAB] - In-situ THErmal Rock properties LAB
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