Geothermische Potentiale: das Norddeutsche Becken - ein schlafender Riese?

Sedimentäre Mächtigkeiten des Deckgebirges im Norddeutschen Becken, dem Oberrheingraben und dem Molassebecken im Vergleich verdeutlichen das generell hohe geothermische Potenzial des Norddeutschen Beckens.
Sedimentäre Mächtigkeiten des Deckgebirges im Norddeutschen Becken, dem Oberrheingraben und dem Molassebecken im Vergleich verdeutlichen das generell hohe geothermische Potenzial des Norddeutschen Beckens.

Bemessen an den hohen sedimentären Mächtigkeiten des Deckgebirges und seiner Ausbildung besitzt das Norddeutsche Becken unzweifelhaft ein enorm hohes Potenzial für die Erzeugung und Nutzung tiefengeothermischer Energie. In der regional bis über 7000 m mächtigen Abfolge treten zahlreiche poröse Sandsteinhorizonte auf, die für die Nutzung in Frage kommen und dann als geothermisches Reservoir bezeichnet werden. Weitere geologische Großstrukturen in Deutschland mit hohem tiefengeothermischen Potenzial sind das weitaus kleinere Molassebecken sowie der Oberrheingraben in Süddeutschland.

 

Im Norddeutschen Becken reicht die Nutzung tiefengeothermischer Energie bis in das Jahr 1985 zurück, als im heutigen Mecklenburg-Vorpommern die erste tiefengeothermische Anlage in Waren in Betrieb genommen wurde. Weitere Anlagen folgten z.B. in Neubrandenburg und Neustadt-Glewe. Die generelle Nutzbarkeit des enormen geothermischen Potenzials verdeutlich dabei vor allem die Anlage in Neustadt-Glewe beispielhaft, durch die in den zurückliegenden 20 Jahren zuverlässlich und wirtschaftlich geothermische Energie gewonnen wurde.

 

Allerdings ist das Norddeutsche Becken nach diesem verheißungsvollen Beginn zuletzt etwas in das Hintertreffen geraten. In den zurückliegenden Jahren wurden vor allem im Molassebecken und im Oberrheingraben neue Erlaubnisfelder erschlossen. Dies liegt vor allem daran, dass die geothermischen Reservoire des Norddeutschen Beckens in der Vergangenheit stark vereinheitlicht bewertet wurden und klare Vorstellungen über deren räumliche Ausbildung und Verbreitung im Untergrund bislang fehlen. Dadurch wird eine intensivere Nutzung des enorm hohen geothermischen Potenzials noch beeinträchtig.

 

An diesem Punkt greifen wir mit dem hier vorgestellte FuE-Verbundvorhaben an und verfolgen das Ziel, einen Beitrag zur kostengünstigen Nutzung von Strom und Wärme aus den tiefgeothermischen Reservoiren Norddeutschlands zu leisten, indem wir Methoden, Verfahren und Entscheidungshilfen entwickeln, die zur Vorbereitung und im Zuge der Exploration das Fündigkeits- und Erfolgsrisiko vermindern. Wir wollen den Riesen wecken!

 

Was ist ein geothermisches Reservoir?

Schematische Darstellung der mesozoischen Sandsteine Norddeutschlands; die zahlreichen Sandsteine werden zu geothermischen Hauptreservoiren zusammengefaßt: (1) Unterkreide, (2) Dogger, (3) Lias, (4) Rhät, (5) Schilfsandstein, (6) Mittlerer Buntsandstein.
Schematische Darstellung der mesozoischen Sandsteine Norddeutschlands; die zahlreichen Sandsteine werden zu geothermischen Hauptreservoiren zusammengefaßt: (1) Unterkreide, (2) Dogger, (3) Lias, (4) Rhät, (5) Schilfsandstein, (6) Mittlerer Buntsandstein.

Ein wirtschaftlich nutzbares geothermisches Reservoir sollte ein Mächtigkeit von mindestens 20 m, Nutzporositäten von über 20 % und Permeabilitäten von über 500 mD aufweisen. Aufgrund dieser Mindestanforderungen werden im Norddeutschen Becken vor allem die zahlreichen Sandsteinhorizonte des Mesozoikums als potenzielle geothermische Reservoire eingestuft und zu sogenannten geothermischen Hauptreservoiren zusammengefasst: (1) Unterkreide, (2) Dogger, (3) Lias, (4) Rhät, (5) Schilfsandstein und (6) Mittlerer Buntsandstein. Die bestehenden geothermischen Anlagen in Nordostdeutschland nutzen die Reservoire des Rhät (Contorta-Sandstein).

Im vorangegangenen FuE-Verbundvorhaben wurden die Reservoire des Schilfsandsteins, des Rhät-Lias und des Doggers bearbeitet, im aktuellen FuE-Verbundvorhaben GeoPoNDD (Laufzeit 11/2015-10/2018) werden die Reservoire des Buntsandssteins, des Lias und der Unterkreide bearbeitet.

Geothermische Potenziale nutzen!

Die geothermischen Hauptreservoire Norddeutschlands werden in einem interdisziplinären Ansatz, der vor allem sedimentologische, paläontologische, petrologische und geophysikalische Arbeits- und Charakterisierungsmethoden integriert, flächenhaft bearbeitet. Die Bearbeitung konzentriert sich auf Kernbohrungen und geophysikalische Bohrlochmesskurven und erfolgt für die jeweiligen Hauptreservoire in vier Schritten:

Beispiel "Contorta-Sandstein" (Rhät). Derzeit nutzen zwei Geothermiekraftwerke in Norddeutschland die deltaischen Verteilerrinnen.
Beispiel "Contorta-Sandstein" (Rhät). Derzeit nutzen zwei Geothermiekraftwerke in Norddeutschland die deltaischen Verteilerrinnen.
  1. Rekonstruktion der Faziesräume
  2. Sedimentpetrographie, Sedimentpetrologie und Diagenese
  3. Hydraulische Charakterisierung der Hauptreservoire
  4. Räumliche Darstellung der Faziesräume und ihres geothermischen Potenzials.

 

Durch die räumlich hochauflösende Darstellung der einzelnen Geothermiehorizonte auf Fazies- und Potenzialkarten entsteht ein "Kartenwerk mesozoischer geothermischer Reservoire Norddeutschlands". Ziel dieses Kartenwerks ist die Minimierung des Explorationsrisikos tiefengeothermischer Reservoire in Norddeutschland. Durch die Integration in das Geothermische Informationssystem (GeotIS) sollen Fündigkeitsprognosen für konkrete Standorte verbessert und so neue Geothermieprojekte ermöglicht werden.

 

Die nebenstehende Abbildung zeigt die mögliche Minimierung des Erkundungsrisikos am Beispiel des Contorta-Sandsteins (Rhät). Die Rekonstruktion der Faziesräume weist auf die Herausbildung eines verzweigten fluviatilen Deltas ("Vogelfußdelta") als Resultat einer erheblichen Sedimentzufuhr von nördlichen Liefergebieten. Insbesondere in den deltaischen Verteilerrinnen wurden bis zu 60 m mächtige mature und gut sortierte Sandstein abgelagert, die bereits an den Standorten Neustadt-Glewe und Waren zur Gewinnung tiefengeothermischer Energie genutzt werden. Die Erkundung zukünftiger Standorte sollte sich auf diese Verteilerrinnen konzentrieren.