Helmholtz-Zentrum Deutsches Geoforschungszentrum

Lagerstättentechnik

Eine der größten heutigen Herausforderungen ist die Energiewende von fossilen Brennstoffen zu emissionsarmen erneuerbaren Energien. Geothermie ist eine heimische Energiequelle zur grundlastfähigen Bereitstellung von Wärme und Elektrizität. Damit hat sie das Potential, die wachsenden Städte weltweit mit sicherer und sauberer Energie zu versorgen. Der Großteil der Erdwärme ist jedoch in tiefen Erdschichten gespeichert, die nahezu undurchlässig sind. Um dieses Potential zu nutzen, müssen deshalb Strömungswege im Untergrund verbessert werden. Da sich die entsprechenden Verfahren in der Entwicklung befinden, liefern sie häufig noch nicht die erforderlichen Ergebnisse und es besteht das Risiko von induzierten Erdbeben. Das ist der Grund für den begrenzten Anteil der Geothermie am heutigen Energiemix.
Die Nachwuchsgruppe erarbeitet und validiert zukunftsweisende Reservoir-Engineering-Konzepte, um tiefe Geothermiereservoire kontrollierter und risikoärmer zu erschließen. Dabei liegt der Fokus auf einer nachhaltigen Verbesserung der Produktivität bei reduziertem seismischen Risiko. Um dieses Ziel zu erreichen, wird ein Multi-Skalen-Ansatz mit Experimenten im Labor-, Minen- und Feldmaßstab in verschiedenen geologischen Umgebungen verfolgt. Die Experimente werden von theoretischen Betrachtungen, numerischen Simulationen und Skalierungsmethoden begleitet.

  • Kontrollierte Entwicklung von Enhanced Geothermal Systems in gering durchlässigen Formationen
  • Entwicklung zukunftsweisender Konzepte für die Lagerstättentechnik zur sicheren, effizienten und nachhaltigen Verbesserung der Injektivität und Produktivität von (bestehenden) geothermischen Bohrungen
  • Entwicklung von Methoden zur Verringerung von Umweltrisiken mit Schwerpunkt auf injektionsbedingte Seismizität
  • Laborexperimente zur Untersuchung des Risswachstums und der Scherung von Klüften und die damit verbundene Permeabilitätsänderung und induzierte Seismizität
  • Planung, Vorbereitung und Analyse von hydraulischen Stimulationsexperimenten im Bergwerksmaßstab
  • Planung, Vorbereitung, Durchführung und Auswertung von hydraulischen Stimulationsexperimenten im Feldmaßstab mit den Schwerpunkten sanfte Stimulation, mehrstufige Stimulation und adaptive Stimulation
  • Numerische und analytische Modellierung gekoppelter thermisch-hydraulisch-mechanisch-chemischer Prozesse während der Erschließung und des Betriebs geothermischer Lagerstätten, hydraulischer Stimulation und der damit verbundenen Permeabilitätsveränderung und induzierten Seismizität

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