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Ansprechpartner

KIT (Koordination):

Prof. Dr. Thomas Kohl

Institute of Applied Geosciences
Division of Geothermal Research
Karlsruhe Institute of Technology
Phone: +49 721 608-45220
Email: thomas kohl does-not-exist.kit edu

Prof. Dr. Eva Schill

Institute for Nuclear Waste Disposal
Karlsruhe Institute of Technology
Phone: +49 721 608-24360
Email: eva schill does-not-exist.kit edu

GFZ:

Prof. Dr. Michael Kühn

Department Geochemistry
Helmholtz-Centre Potsdam
German Research Center for Geosciences
Phone: +49 331 288-1594
Email: michael kuehn does-not-exist.gfz-potsdam de

UFZ:

Prof. Olaf Kolditz

Department of Environmental Informatics
Helmholtz-Centre for Environmental Research – UFZ
Phone: +49 341 235-1281
Email: olaf kolditz does-not-exist.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 Herausforderungender Geothermie-Entwicklung 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.

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)