Hitze im Oberrheingraben als Energielieferant der Zukunft?

3D-Modell des Untersuchungsgebiets (Abb. J. Freymark, GFZ)

21.02.2017: Wann eignet sich ein Untergrund zur Gewinnung geothermischer Energie? Die Doktorandin Jessica Freymark untersucht innerhalb des EU-finanzierten Projekts IMAGE „Integrated Methods for Advanced Geothermal Exploration“ die Eigenschaften des Oberrheingrabens und dessen Potenzial zur geothermischen Energiegewinnung. Zusammen mit Kolleginnen und Kollegen am GFZ, der RWTH Aachen, der TU Darmstadt und dem hessischen Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie hat sie ihre Ergebnisse nun im Fachjournal Tectonophysics veröffentlicht.

Der Oberrheingraben ist Teil des Europäischen Grabensystems. Die tektonisch aktive Zone zieht sich als langgestreckte Dehnungszone quer durch West- und Mitteleuropa. Entlang dieser Riftzone wird die kontinentale Erdkruste durch plattentektonische Kräfte gedehnt, reißt auf (weniger als ein Millimeter pro Jahr) und füllt sich mit Sedimenten.

In der Erdkruste stecken natürlich vorkommende radioaktive Elemente wie zum Beispiel Kalium oder Uran. Durch den Zerfall dieser Elemente entsteht radiogene Wärme im tiefen Untergrund. Hinzu kommt die Wärme aus dem Erdinneren. Die mächtigen Sedimentschichten des Oberrheingrabens halten diese Wärme aus den tieferen Erdschichten wie eine Bettdecke im Graben gespeichert. Sie sind es deshalb, die das geothermische Potenzial des tiefen Untergrunds ausmachen. Die Wärme kann durch Anlagen mit geothermischen Bohrungen, die bis in Tiefen unterhalb von viertausend Metern reichen können, zur Energiegewinnung genutzt werden.

Ein 3D-Modell erlaubt einen Blick in den Untergrund

Informationen zur Temperaturverteilung und zur Wärmeleitfähigkeit des Gesteins im Untergrund sind ein Schlüssel für die Nutzung dieser Wärme. Um die Temperaturverteilung zu berechnen und zu verstehen, hat das Team um Jessica Freymark, GFZ-Sektion Sedimentbeckenmodellierung, in Zusammenarbeit mit der TU Darmstadt und den geologischen Landesämtern von Hessen und Baden-Württemberg, ein 3D-Modell der Temperaturen und Strukturen der wichtigsten geologischen Einheiten des Oberrheingrabens und der darunter liegenden Erdkruste entwickelt. Mit ihrem Ansatz integrieren sie zum ersten Mal vielfältige Informationen zu geologischen Strukturen und physikalischen Gesteinseigenschaften in einem großräumigen Modell der Region.

Das neue Modell gibt nun Aufschluss über Temperaturen und die im Untergrund ablaufenden Wärmetransport-Prozesse in der gesamten Region - auch abseits von Einzelbohrungen. Die WissenschaftlerInnen konnten so drei vielversprechende Gebiete mit einem erhöhten geothermischen Gradienten ausmachen: den Oberrheingraben und die angrenzenden Regionen von Baden-Württemberg und Nordostfrankreich. Die Untersuchungen des Teams liefern damit eine Grundlage für die zukünftige geothermische Energiegewinnung in der gesamten Region. (ak)

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Originalstudie: Freymark, J., Sippel, J., Scheck-Wenderoth, M., Bär, K., Stiller, M., Fritsche, J.-H., Kracht, M., 2017. The deep thermal field of the Upper Rhine Graben. Tectonophysics 694, 114-129. DOI: 10.1016/j.tecto.2016.11.013