Neue Erkundungsmethode für die Geothermie

Wo bohren? Das ist die zentrale Frage bei der Suche nach unterirdischen Energieressourcen, etwa für die Geothermie. Wasser in Gesteinen fließt entlang durchlässiger Pfade, die die Hauptzielpunkte für geothermische Bohrungen darstellen.

Ein Forschungsteam mit Beteiligung des GFZ Potsdam stellt eine neue Methode zur Lokalisierung interessanter potentieller Bohrstellen vor, die von Wasser bedeckt sind. Es kombiniert dabei die Kartierung von Unterwasserstrukturen mit geochemischen Messungen.

Aus Bohrloch-, Bohrkern- und Daten von Mikro-Erdbeben weiß man, dass es sich bei den Pfaden um räumlich miteinander zusammenhängende, durchlässige Strukturen handelt, beispielsweise um Brüche oder andere Störungen im Gestein. Mit bislang verfügbaren Techniken zur Lokalisierung dieser Strukturen lässt sich deren geothermisches Potential jedoch nicht voll ausschöpfen

Ein Forschungsteam um Maren Brehme, bis August 2019 wissenschaftliche Mitarbeiterin am Deutschen GeoForschungsZentrum und jetzt Assistant Professor an der TU Delft, stellt eine neue Methode zur Lokalisierung interessanter potentieller Bohrstellen vor, die von Wasser bedeckt sind. „Mit unserer Methode wird es in Zukunft möglich sein, geologische Strukturen unter Wasser besser kartieren und eine Aussage über den Zufluss aus umliegenden Schichten treffen zu können“, sagt Maren Brehme.

Da Geothermiefelder oft in vulkanischen Gebieten liegen, treten diese häufig bei oder unter Kraterseen auf. „Diese Seen verdecken aber für die Geothermie wichtige Strukturen“, erklärt Maren Brehme.

„In der Studie haben wir gezeigt, dass vulkanische Seen, wie der von uns untersuchte Linausee in Indonesien, sogenannte ‚Sweetspots’ besitzen, tiefe Löcher mit Fluidzufluss aus dem umgebenden Gestein.“ Die Methode ist jedoch nicht auf vulkanische Seen beschränkt, sondern kann auch auf andere Bereiche unter Wasser angewendet werden.

Neuartige Kombination zweier Technologien bringt den Erfolg

Der neue Ansatz kombiniert so genannte Bathymetrie-Messungen mit geochemischen Profilen. Die Bathymetrie (von griech. bathýs „tief“ und métron „Maß“) wird in diesem Fall zur Kartierung von Störungszonen und Geysir-ähnlichen Löchern im Seeboden genutzt. Ihr wichtigstes Werkzeug ist das Echolot.

Die geochemischen Profile aus Daten zur Temperatur, Salinität, Dichte und pH-Wert in unterschiedlicher Tiefe zeigen in welchem Bereich des Sees Zuflüsse aus dem umliegenden geothermischen Reservoir auftreten. Die Kombination erlaubt die Unterscheidung von durchlässigen und nicht-durchlässigen Strukturen, was bisher so nicht möglich war. Mit der Methode lassen sich vielversprechende Orte für Bohrungen zielgenauer lokalisieren.

Die der Studie zugrundeliegenden Geländearbeiten fanden 2018 während einer von Maren Brehme am GFZ geleiteten Expedition zum Linausee statt. Sie stehen im Kontext der langjährigen GFZ-Kooperation mit indonesischen Partnern, die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert wurde.

Der Linausee befindet sich nur wenige Kilometer von dem Standort Lahendong entfernt, an dem 2017 das vom GFZ und indonesischen Partnern gemeinsam entwickelte erste geothermische Niedertemperatur-Demonstrationskraftwerk in Indonesien erfolgreich in Betrieb genommen wurde.

Bildmaterial:
Panoramaaufnahme des Linausees in Indonesien. Von dem angemieteten Floß aus wurde die Tiefe des Sees gemessen (Foto: M. Brehme, GFZ).
https://media.gfz-potsdam.de/gfz/wv/pm/19/11223-slider_Panorama-Linau-See_Maren-…

Eine heiß dampfende Quelle am Linauseeufer in Indonesien (Foto: M. Brehme, GFZ).
https://media.gfz-potsdam.de/gfz/wv/pm/19/11224_Quelle-am-Seeufer_Maren-Brehme-G…

2D-Darstellung der Seetiefe mit Störungszonen, die durch den See verlaufen. Die Punkte G01 und C11 zeigen Geysir-ähnliche Löcher an, durch die heißes Wasser in den See befördert wird (CC BY 4.0: Maren Brehme; DOI:10.1038/s41598-019-52638-z).
https://media.gfz-potsdam.de/gfz/wv/pm/19/11226a_3D-Bathymetrie_Maren-Brehme-GFZ…

Aufnahmen vom Seeboden mit Geysir-ähnlichen Löchern G01 und C11, die heißes Wasser in den See befördern (CC BY 4.0: Maren Brehme; DOI:10.1038/s41598-019-52638-z).
https://media.gfz-potsdam.de/gfz/wv/pm/19/11226b_3D-Bathymetrie_Maren-Brehme-GFZ…

3D-Darstellung der Seetiefe mit Störungszonen, die durch den See verlaufen. Die Punkte G01 und C11 zeigen Geysir-ähnliche Löcher an, durch die heißes Wasser in den See befördert wird (CC BY 4.0: Maren Brehme; DOI:10.1038/s41598-019-52638-z).
https://media.gfz-potsdam.de/gfz/wv/pm/19/11226c_3D-Bathymetrie_Maren-Brehme-GFZ…

Maren Brehme und Muhamad Andhika bei der Fluidprobennahme in Lahendong (Foto: Maren Brehme).
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Dr. Maren Brehme
Gastwissenschaftlerin
Sektion Geoenergie
Helmholtz-Zentrum Potsdam
Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
E-Mail: maren.brehme@gfz-potsdam.de
Assistant Professor for Geothermal Engineering
Department of Geoscience and Engineering
TU Delft
Tel.: +31 15 27 83588
E-Mail: m.brehme@tudelft.nl

Brehme M., Giese R., Suherlina L. et al., 2019. Geothermal sweetspots identified in a volcanic lake integrating bathymetry and fluid chemistry. Scientific Reports. DOI: 10.1038/s41598-019-52638-z
https://doi.org/10.1038/s41598-019-52638-z

https://www.gfz-potsdam.de/sektion/geoenergie/projekte/abgeschlossene-projekte/i… Projekt zur Nachhaltigkeit der Nutzung geothermischer Lagerstätten in Indonesien – systemoptimale Pilotstandorte und Trainingsprogramm

https://doi.org/10.1186/s40517-019-0147-2 Frick, S., Kranz, S., Kupfermann, G. et al., 2019. Making use of geothermal brine in Indonesia: binary demonstration power plant Lahendong/Pangolombian. Geothermal Energy. DOI: 10.1186/s40517-019-0147-2