Die Kenntnis der Temperaturverteilung sowie der thermisch-hydraulischen Gesteinseigenschaften und der wirksamen Wärmetransportprozesse des tieferen Untergrundes der Erde ist für die Charakterisierung von Geo-Ressourcen von grundlegender Bedeutung. Erst diese Parameter ermöglichen die Erarbeitung verlässlicher Planungs- und Bewertungsgrundlagen für eine nachhaltige Nutzung der Erdwärme als alternative Energiequelle. Wir charakterisieren das thermische Feld sowohl im regionalen als auch im lokalen Maßstab und insbesondere auch für die Erkundung von hydro- und petrothermalen Ressourcen. Dabei nutzen wir Daten aus Bohrungen und geophysikalischen Oberflächenuntersuchungen, analysieren chemische und physikalische Eigenschaften von Gesteinen und entwickeln numerische Untergrundmodelle für erbohrbare Tiefen als auch für tiefere Bereiche der Erdkruste. Wir arbeiten damit an der Schnittstelle von Grundlagenforschung und angewandter Wissenschaft.

Unsere Expertise gründet sich auf Arbeiten, die wir in geodynamisch unterschiedlichen Regionen der Welt durchgeführt haben, z.B. in Europa (Norddeutsches Becken, Erzgebirge, Luxemburg), im Nordamerikanischen Midcontinent, in der Andinen Subduktionszone (Bolivien, Chile), im Arabischen Schild (Israel, Jordanien) sowie in Indien.

Interpretation von Bohrlochmessungen

Beispiel für eine kombinierte Interpretation von Bohrkern- und Bohrlochmessdaten (GFZ).

In Bohrungen gemessene Parameter wie z.B. Porosität, Dichte, Gamma-Strahlung und Temperatur bilden die Basis für eine Bewertung der geologischen und thermischen Bedingungen sowohl auf der Bohrloch-Skala als auch auf der Reservoir-Skala. Sie sind daher integraler Bestandteil von Untergrundmodellen. Geophysikalische Bohrlochmessungen werden darüber hinaus für die indirekte Bestimmung thermischer Gesteinseigenschaften, wie z.B. der Wärmeleitfähigkeit, verwendet.

Wärmestrom und thermische Modelle

Karte des Oberflächenwärmestroms für Europa (Cloetingh et al., 2010)

Die Wärmestromdichte ist ein Parameter, der für alle Temperaturmodelle der Erde entweder als Eingangs- oder als Kalibrierungsparameter Verwendung findet. Seine Berechnung erfordert ein hochauflösendes Temperaturprofil gemessen in einer Bohrung unter thermischen Gleichgewichtsbedingungen, als auch Kenntnisse der Wärmeleitfähigkeit der durchbohrten Gesteinsschichten. Wir besitzen Expertisen in der Berechnung dieses Parameters und seiner geodynamischen Interpretation.

Thermische Gesteinseigenschaften

Messung thermischer Gesteinseigenschaften mit der TCS Apparatur (GFZ)

Wir messen die Wärme- und Temperaturleitfähigkeit von trockenen und gesättigten Gesteinen unter Normalbedingungen im Labor. Darüber hinaus verfolgen wir den methodischen Ansatz, die Wärmeleitfähigkeit von Gesteinen aus dem modalen Mineralbestand abzuleiten. Wir entwickeln am GFZ eine neue Messanlage für die Untersuchung der Wärmeleitfähigkeit trockener und gesättigter Gesteine unter simultaner Erhöhung von Druck (bis zu 200MPa) und Temperatur (bis zu 200°C).

Kontakt

Andrea Förster
Wissenschaftlerin
Dr. habil. Andrea Förster
Geothermische Energiesysteme
Telegrafenberg
Gebäude A 69 , Raum 106
14473 Potsdam
+49 331 288-1242
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