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Ansprechpartner

 

KIT (Koordination):

Prof. Thomas Kohl

Institut für Angewandte Geowissenschaften
Abteilung für Geothermie
Tel.: +49 721 608-45220
E-Mail: thomas kohlEbq4∂kit edu

GFZ:

Prof. Ernst Huenges

Reservoirtechnologien
Helmholtz-Zentrum Potsdam
Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
Telefon: +49 331 288-1440
E-Mail: huengesEzs7∂gfz-potsdam de

UFZ:

Prof. Olaf Kolditz

Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ
Department Umweltinformatik (ENVINF)
Telefon: +49 341 235-1281
E-Mail: olaf kolditzAvt3∂ufz de

 

Forschungsschwerpunkte in GeoLaB

Beobachtung, Beschreibung und Verständnis komplexer Reservoir-Prozesse in Raum und Zeit als Basis für technologische Innovationen

GeoLaB greift grundlegende geowissenschaftliche und geotechnologische Herausforderungen auf und addressiert diese in CHFE-Experimenten: Zum besseren Verständnis und Prognose des Systemverhaltens fehlen besiepislweise grundlegende Konstitutivgesetze zur Beschreibung der gekoppelten thermisch-hydraulisch-mechanisch-(bio)chemischen (THMC) Prozesse im geklüfteten Kristallin bei hohen Fließraten. GeoLaB schließt dabei die Lücke zwischen dem Labor- und dem Reservoirmaßstab. Dabei werden auch die Weiterentwicklung numerischer Modelle und - in bisher nicht durchführbaren Umfang - ihre Parametrisierung und Validierung ermöglicht.

In intensiven wissenschaftlichen Vorstudien wurden erfordeliche Rahmenbedingungen definiert, geologische Störungszonen untersucht und potentielle Standorte identifiziert. Vorversuche im Felslabor in Äspö, Schweden, wurden durchgeführt, in denen zum ersten Mal eine elektromagentische Aufzeichnung von Bruchprozessen erfolgte.

  • Meixner, J.; Grimmer J.C.; Becker A; Schill E.; Kohl T. (submitted): Comparison of different digital elevation models and satellite imagery for lineament analysis: Implications for identification and spatial arrangement of fault zones in crystalline basement rocks of the southern Black Forest (Germany). In: Journal of Structural Geology.
  • Zang, Arno; Stephansson, Ove; Stenberg, Leif; Plenkers, Katrin; Specht, Sebastian; Milkereit, Claus et al. (2017): Hydraulic fracture monitoring in hard rock at 410 m depth with an advanced fluid-injection protocol and extensive sensor array. In: Geophys. J. Int. 208 (2), S. 790–813. DOI: 10.1093/gji/ggw430.
  • Meixner, Jörg; Schill, Eva; Grimmer, Jens Carsten; Gaucher, Emmanuel; Kohl, Thomas; Klingler, Philip (2016): Structural control of geothermal reservoirs in extensional tectonic settings. An example from the Upper Rhine Graben. In: Journal of Structural Geology 82, S. 1–15. DOI: 10.1016/j.jsg.2015.11.003.
  • Schill, Eva; Meixner, Jörg; Meller, Carola; Grimm, Manuel; Grimmer, Jens C.; Stober, Ingrid; Kohl, Thomas (2016): Criteria and geological setting for the generic geothermal underground research laboratory, GEOLAB. In: Geotherm Energy 4 (7). DOI: 10.1186/s40517-016-0049-5.

Grundlegende geowissenschaftliche Fragestellungen, die zukünftig im Untertagelabor GeoLaB adressiert werden sollen, beziehen sich u.a. auf

  • die Bewertung des Reservoirverhaltens bei hohen Fließraten,
  • die Erarbeitung von Konstitutivgesetzen unter diesen Bedingungen (hydraulische Prozesse, Wärmeübergang im Gestein, Bedeutung Spannungsfelds).

Dazu sollen kontrollierte Hochfluss-Experimente (CHFE) im komplex geklüfteten kristallinen Grundgebirge durchgeführt werden. Weltweit existieren keine vergleichbaren Experimentiermöglichkeiten unter reservoirnahen Bedingungen.

Mit GeoLaB als einzigem generischem Reservoirsimulator für geothermische und geowissenschaftliche Fragestellungen, soll es möglich werden, THMC-Prozesse in Raum und Zeit zu beobachten, beschreiben und verstehen und auf dieser Basis anwendungsorientierte Lösungsansätze zu finden. Schwerpunkte sind:

  • multidisziplinäre Forschung zur Lösung der Schlüsselfragen in Bezug auf Fließregime unter hohen Fließraten und Erhöhung der Effizienz im Reservoir-Engineering,
  • Skalierungs-Strategien für komplexe numerische Modelle zur Beschreibung und Vorhersage des Reservoirverhaltens,
  • Risiko-Minimierung durch Entwicklung und Kalibration von "smart stimulation technologies" zur Reduzierung von Seismizität,
  • Entwicklung von sicheren und effizienten Bohrloch-Installationen mit innovativen Monitoring-Konzepten
  • gesellschaftsrelevante Fragen in Bezug auf Aktzeptanz von Geothermie.

Damit gehen die geplanten wissenschaftlichen Untersuchungen über die direkt geothermiebezogenen Fragestellungen hinaus. GeoLaB bietet also nicht nur der Geothermieforschung erstmalig spezifische experimentelle Rahmenbedingungen, die bestmöglich Reservoirbedingungen angenähert sind, sondern eröffnet auch weiteren geo- und umweltwissenschaftlichen Disziplinen sowie Ingenieurs- und Materialwissenschaften einmalige Forschungsmöglichkeiten.

 

Finite-Element-Modellierung komplexer geologischer Strukturen (Kunz 2012)