GeoLaB greift grundlegende geowissenschaftliche und geotechnologische Herausforderungen der 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.
Spezifische geowissenschaftliche Fragestellungen, die in GeoLaB adressiert werden sollen, beziehen sich u.a. auf
- kontrollierte Hochfluss-Experimente in geklüftetem Gestein,
- Integrierte multidisziplinäre Forschung für die Schlüsselfragen des Reservoir-Engineering wie Turbulenz-Entstehung oder Effizienzerhöhung,
- Risiko-Reduzierung durch neue Stimulationtechnologien ohne seismisches
- Risiko, und sichere und effiziente Bohrtechnologie gepaart mit innovativen Monitoring Konzepten
Beispiele für die bearbeitenden Fragestellungen sind
- die Bewertung des Reservoirverhaltens bei hohen Fließraten,
- die Erarbeitung von Gesetzmäßigkeiten unter diesen Bedingungen (hydraulische Prozesse, Wärmeübergang im Gestein, Bedeutung Spannungsfelds)
Weltweit existieren keine vergleichbaren Experimentiermöglichkeiten unter Reservoirbedingungen.
Wie oben dargestellt, sollen mit GeoLaB als dem „Reservoirsimulator für 4D THMC Experimente“, zentrale Fragestellungen in der Grundlagenforschung bearbeitet werden. Das sind
- kontrollierte Hochfluss-Experimente (CHFE) im geklüfteten kristallinen Grundgebirge
- Multi-disziplinäre Forschung zur Lösung der Schlüsselfragen in Bezug auf Fließregime unter hohen Fließraten und Erhöhung der Effizienz im Reservoir-Engineering bis hin zu gesellschaftsrelevante Fragen in Bezug auf Aktzeptanz von Geothermie
- Risiko-Mitigation durch Entwicklung und Kalibration von "smart stimulation technologies" zur Reduzierung von Seismizität
- Entwicklung von sicheren und effizienten Bohrloch Installationen mit innovativen Monitoring Konzepten
Damit gehen die geplanten wissenschaftlichen Untersuchungen weit 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)
