Unsere Forschung zielt darauf ab, offene Fragen in der Tiefengeothermie zu beantworten und gezielt Lösungen zu entwickeln. Betrachtet wird die Technologie ganzheitlich von der Exploration hin zum fertigen Projekt und dessen optimierten Betrieb. Durch den interdisziplinären Forschungsansatz der GAB können dabei sowohl Chancen, als auch Risiken aus unterschiedlichen Blickwinkeln ganzheitlich betrachtet werden.
Teilprojekt „Geologische Erkundung“
Basierend auf Forschungsergebnissen der vorherigen GAB-Förderphasen sollen alternative geothermische Wärmequellen in Nordbayern weiter untersucht werden. Der Fokus des Teilprojektes liegt auf einem vermuteten radiogenen Granitkörper („Haßberge-Granit“), der eine positive Wärmeanomalie im Untergrund hervorruft. Die energetische Nutzung des Granits könnte für die anliegenden Städte Bamberg, Schweinfurt und Coburg in Zukunft eine wichtige Wärmequelle darstellen. Um dies zu erreichen, soll innerhalb der GAB 3.0 die Charakterisierung des Granit-Körpers bezüglich Geometrie, Tiefenlage und Struktur durch verschiedene geophysikalische Messungen verfeinert werden. Besonderer Wert wird auch auf das Verfassen von Projektanträgen gelegt, um mit Drittmitteln zwei Gradientenbohrungen und eine 3D-Seismik realisieren zu können. Übergreifendes Ziel ist es, den Reifegrad der EGS-Technologie in Nordbayern so weiterzuentwickeln, dass eine Forschungsbohrung in den Granitkörper realisiert werden kann.
Teilprojektleiter: Dr. Wolfgang Bauer
Teilprojekt: „Skalenübergreifende Reservoirmodellierung“
Der Fokus des Teilprojektes liegt auf einem besseren Verständnis des bayerischen Untergrundes und der Modellierung seiner Reservoireigenschaften. Die Modelle sollen das Reservoir skalenübergreifend abbilden können. Das ist besonders wichtig, da in der Geologie Bayerns stark ausgeprägte Anisotropien herrschen, die sonst bei der Übertragung von Laborergebnissen auf den Feldmaßstab verloren gehen würden. Die Modelle werden die thermischen-, hydraulischen-, mechanischen- und chemischen Effekte gekoppelt darstellen. Dazu ist auch die Auswahl geeigneter Randbedingungen unter den jeweiligen Aspekten ein zentraler Teil der Arbeiten. Ziel des Teilprojektes ist das Ausarbeiten von Erschließungsstrategien über das Molassebecken hinaus. Für alternative bayerische Reservoire stehen vor allem Granite in Nordbayern für EGS, sowie Buntsandsteine und Sandsteinkeuper in Franken für mitteltiefe Reservoire im Fokus. Für eine verbesserte Nutzung der schon etablierten hydrothermalen Geothermie im Molassebecken sollen neue Nutzungskonzepte evaluiert werden. Dazu müssen unter anderem die Auswirkungen von abgesenkten Rücklauftemperaturen auf das Reservoir sowie die Verdichtung der Geothermieanlagen im Münchner Raum untersucht werden.
Teilprojektleiter: Prof. Dr. Michael Drews & Dr. Kai Zosseder
Teilprojekt: „Seismische Risikominimierung“
Der Fokus dieses Teilprojektes liegt auf dem Verständnis und der Vorhersage von Seismizität, die durch Geothermieprojekte, insbesondere EGS, induziert werden könnte. In Rahmen dieses Teilprojektes werden drei Themen beleuchtet: Ursachen und Steuermöglichkeiten von induzierten Seismizität; mögliche Auswirkungen von auftretender Seismizität und ihre Gegenmaßnahmen für Gebäude; Einsatz von modernen Messsystemen für die flächige Abschätzung der Einwirkung auftretender Seismizität. Da EGS-Projekte in der Regel mit einer höheren Mikrobebenrate verbunden sind, ist es von entscheidender Bedeutung, die Seismizität entsprechend zu überwachen und Maßnahmen zur Vermeidung von schadenverursachenden Seismizität zu ergreifen. Zu diesem Zweck wird ein adaptiv nachgeführte Ampel- oder, weiter gefasst, ein RMS entwickelt. Dieses neu entwickelte Verfahren ermöglicht, die Spannungsverhältnisse in der Zieltiefe quantitativ zu untersuchen. Mögliche Auswirkungen der auftretenden Seismizität auf die Gebäude beeinflussen direkt die öffentliche Akzeptanz. Um sie zu erfassen, werden neue Ansätze zur Boden-Bauwerk-Interaktionen und zum Einfluss von Bodenbeschaffenheit erforscht. Schließlich wird das flächendeckende seismische Messsystem, das so genannte „Distributed Acoustic Sensing“ (DAS), untersucht. Dieses System, das auf der Verwendung ungenutzter Glasfaserkabeln („Dark Fiber“) basiert, wird die genaue Messung von Spitzenschwinggeschwindigkeiten über große Gebiete ermöglichen und die Bestimmung eines Einwirkungsbereichs im Schadensfall unterstützen.
Teilprojektleiter: Dr. Joachim Wassermann
Teilprojekt: „Anlagentechnik und flexibler Betrieb“
Das Teilprojekt konzentriert sich im Wesentlichen auf vier Themen in der Anlagentechnik von Geothermieanlagen: Förderpumpen, Großwärmepumpen, reversible ORC-Prozesse und Kältebereitstellung. Das übergeordnete Ziel ist die Entwicklung von technischen Ansätzen und Methoden, die auf die geologischen Bedingungen des jeweiligen Untergrundes optimal angewendet werden können. Durch Kooperationen sollen die Lösungen direkt in der Industrie zum Einsatz kommen. Forschungsbedarf gibt es bei der Überwachung der Temperatur und des Zustandes des Pumpenmotors von Tauchkreiselpumpen, um thermische Überlastungen und andere Fehler frühzeitig zu erkennen und somit Pumpenausfälle zu minimieren. Für Großwärmepumpen sollen neue Arbeitsmedien wie Gemische und natürliche Kältemittel sowie die Wärmeübertragung untersucht werden, um einen zuverlässigen und kosteneffizienten Betrieb zu gewährleisten. Die Erprobung von innovativen Komponenten und die Optimierung der Systemregelung bei reversiblen ORC-Prozessen tragen zu einem flexibleren Anlagenbetrieb bei. Zudem soll für die Kältebereitstellung die technische Lösung einer Hybrid-Absorptionskältemaschine erarbeitet werden um die Anlagentechnik nachhaltig zu gestalten.
Teilprojektleiter: Dr. Florian Heberle
Teilprojekt: „Systemoptimierung“
Dieses Teilprojekt fokussiert sich auf die Untersuchung von künftigen Anwendungsfeldern und optimalen Systemdesigns für die Geothermie. Dies betrifft v.a. die Energieversorgung von Industrieprozessen, der deutlichen Steigerung des Flexibilitätspotentials der Geothermie im Hinblick auf die Sektorenkopplung, der besseren Integration der Geothermie in der kommunalen Wärmeplanung, abgerundet mit detaillierten Lebenszyklusanalysen ausgewählter innovativer Technologien. Das TP untersucht und optimierte technologische Ansätze zur Versorgung von Industriekunden mit Wärme, Dampf und Kälte. Durch einen Fokus auf die Steigerung des Temperaturhubes der Technologien wird das Potential der mitteltiefen Geothermie für Industriekunden bewertet und weiter gesteigert. Unter dem Hintergrund des zunehmenden Bedarfs von flexibel einsetzbaren Technologien zur Sektorenkopplung untersucht dieses TP ebenfalls innovative Ansätze zur Steigerung des Flexibilitätspotentials der Geothermie. Besonders durch die künftige Integration von Wärmespeichern und reversiblen ORC Systemen lässt sich dieses Potential im Vergleich zum jetzigen Stand der Technik deutlich steigern. Zusätzlich ermöglicht das TP eine künftige bessere Integration der Geothermie in die kommunale Wärmeplanung. Durch die Verbindung von detaillierten Potentialbewertungen der Geothermie mit allgemeinen Planungsansätzen zur regionalen und urbanen Energieplanung kann eine verbesserte Abbildung der Geothermie in den anstehenden Planungs- und Umsetzungsprozessen erreicht werden.
Teilprojektleiter: Christopher Schifflechner