In den Angewandten Geowissenschaften werden neue Technologien neben Bohrprogrammen standardmäßig in Untertagelaboren untersucht, denn nur solche Einrichtungen bieten die Möglichkeit die technologierelevanten Kennwerte dreidimensional und im Reservoirmaßtab zu beobachten.
Vor dem Hintergrund der technologiespezifischen Herausforderungen werden diese Labore unter den jeweils geeigneten Untergrundbedingungen eingerichtet. Im Vergleich zu den späteren Zielhorizonten (in der Geothermie in ca. 3 bis 5 km Tiefe) werden diese in einfacher zugänglichen Bereichen eingerichtet. Weltweit existieren etwa 20 größere Untertage-Forschungsinfrastrukturen, typischerweise im gering-permeablen Untergrund, wobei die Mehrzahl der Untersuchung der Wirksamkeit von geologischen Barrieren im Zusammenhang mit der Entsorgung von radioaktiven Materialien dient. Diese Endlager-Labore eignen sich jedoch nicht für die Simulation der spezifischen Randbedingungen in geklüftetem, durchlässigem Gestein und können daher auch nur sehr eingeschränkt für Geothermieforschung genutzt werden.
Mit GeoLaB sollen erstmalig die spezifischen Herausforderungen der Enhanced Geothermal Systems, EGS, im Rahmen der geothermischen Technologie-Entwicklung in einem auf die Randbedingungen der Tiefengeothermie angepassten Untertagelaboratorium angegangen werden. GeoLaB stellt damit ein weltweit einzigartiges Vorgehen dar, um die fundamentalen Gesetzmäßigkeiten der THMC-Prozesse in Raum und Zeit in einem möglichst analogen EGS-Reservoir in situ zu beobachten, zu beschreiben und zu verstehen.
Der Einsatz und die Entwicklung modernster Beobachtungs- und Auswertemethoden führen zu Erkenntnissen, die für eine sichere und ökologisch nachhaltige Nutzung der Geothermie und des unterirdischen Raumes von großer Bedeutung sind.
Als interdisziplinäre und internationale Forschungs-Plattform wird GeoLaB in Kooperation mit der Deutschen Forschungsgemeinschaft, Universitäten sowie industriellen Partnern und Fachbehörden Synergien und technisch-wissenschaftliche Innovationen hervorbringen.
GeoLaB ist baulich und technisch auf die wissenschaftlichen Erfordernisse der Tiefengeothermie ausgelegt, ermöglicht aber auch weiteren geo-, umwelt-, material- und ingenieurswissenschaftlichen Forschungsbereichen einmalige Experimente in komplexen Kluftnetzwerken des Kristallins.
Wichtige Randbedingungen für einen geeigneten GeoLaB-Standort sind technisch möglichst unbeeinflusste Untergrundstrukturen. Eine bestmögliche Analogie zu EGS-Reservoiren ist durch identische Gesteinseigenschaften und hohe Differentialspannungen gegeben. Die Standortanforderungen schließen das Vorhandensein von größeren Störungszonen mit entsprechender hydraulischer Durchlässigkeit und hydrothermaler Alteration der Gesteinskörper ein.
Als möglicher Standort für das Untertagelaboratorium bietet sich aufgrund der geologischen Strukturen im und entlang des Oberrheingrabens der Schwarzwald oder der Odenwald an. Hier ist das Reservoirgestein der Tiefengeothermie mit dem größten Potenzial, nämlich das Kristallin, durch die tektonische Hebung der Grabenrandschulter der Wissenschaft leichter zugänglich. In-situ-Experimente in GeoLaB bieten damit auch eine direkte Kopplung mit Großprojekt-Erfahrungen und eine Übertragung der Forschungsergebnisse auf die großmaßstäblichen geothermischen Pilot- und Demonstrationsprojekte des Oberrheingrabens, die diese geklüfteten kristallinen Gesteinsschichten in größerer Tiefe als Reservoir nutzen. Der Oberrheingraben bietet aufgrund der auftretenden Temperaturanomalien besonders attraktive Bedingungen für die Tiefengeothermie.
