Gruppenbild mit Baby (von links): Prof. Tanja Kneiske (TU Berlin), Ann-Christin Koch (RUB), Dr. Jan Niederau (IEG), PD Dr. Thomas Heinze mit Baby (RUB), Dr. Katharina Alms (IEG), Dr. Mathias Nehler (IEG), Laureen Benoit (IEG), Dr. Garri Gaus (IEG) und Manfred Heinelt (IEG);, nicht anwesend Prof. Adrian Immenhauser (RUB)
Kalkgestein
Neue Werkzeuge für die Tiefengeothermie der Rhein-Ruhr-Region
Das Gestein der Rhein-Ruhr-Region ist für die Nutzung von Erdwärme sehr interessant – aber sein Potenzial ist schwer vorherzusagen. Ein Forschungsprojakt soll die Lage erhellen.
Tiefe Geothermie könnte etwa ein Viertel des gesamten Deutschen Wärmebedarfs zur Verfügung stellen. In der Rhein-Ruhr-Region (R3) eignet sich insbesondere Kalkgestein – wie karbonzeitliche Kohlenkalke und devonische Massenkalke – für die geothermische Energiegewinnung. Diese Gesteine zeichnen sich infolge von Verkarstung oder Klüftung durch eine starke hydraulische Durchlässigkeit aus. Gerade diese Eigenschaften machen sie für die geothermische Nutzung interessant, erschweren aber gleichzeitig eine verlässliche Vorhersage ihres Potenzials. Sie stehen daher im Mittelpunkt des Verbundprojekts R3CHAIN.
Die geologische Komplexität von Kalkgestein resultiert nicht nur aus den vorliegenden Karsten und Klüften, sondern auch aus geochemischen Prozessen, bei denen sich Mineralien entlang von Kluft- und Karstflächen lösen oder neu ausfällen. Dadurch können sich Fließeigenschaften, Wärmeinhalt und Entzugsleistung eines Reservoirs im Betrieb verändern. Auch technische Anlagen können durch solche Prozesse beeinträchtigt werden. Projektleiterin Dr. Katharina Alms, Fraunhofer IEG: „Ziel des Projektes ist es, diese Dynamiken zu quantifizieren und Werkzeuge zu entwickeln, mit denen sich die technische und die wirtschaftliche Nutzung von Karbonatgestein für die regionale Wärmeversorgung besser planen lassen.“
KI ermöglicht Netzbetreibern und Energieversorgern eigenständigen Zugriff
Das Projekt R3Chain definiert Prozessabläufe im Untergrund sowie Nutzungskonzepte zur erfolgreichen Planung von Geothermieanlagen und entwickelt dazugehörige digitale Werkzeuge. Im Einzelnen umfasst dies folgende Projektmeilensteine:
- Zusammenstellung geologischer und hydrogeologischer Informationen in einer strukturierten Datenbank.
- Experimentelle Analysen des lokalen Gesteins in der Rhein-Ruhr-Region insbesondere im Hinblick auf Wechselwirkungen zwischen Gestein und Fluiden.
- Ableitung einer Potenzialkarte für die Rhein-Ruhr-Region zur Identifizierung von geeigneten Standorten für die tiefe Geothermie.
- Erweiterung der Fraunhofer eigenen Simulationssoftware PyDoublet zur Berechnung thermischer Leistung und des Wärmeinhalts von Kluft- und Karstleitern.
- Entwicklung eines Tiefengeothermie-Moduls für die Wärmenetzsoftware pandapipes.
Anschließend will das Projektteam einen KI-gestützten Chatbot entwickeln, der auf die im Projekt entwickelten Datenbanken, Potenzialkarten und Simulationsergebnisse zugreifen kann und lokale Auswertung zur Verfügung stellt. So können Netzbetreiber und Energieversorger die wirtschaftlichen Randbedingungen von Tiefengeothermie-Projekten in der Rhein-Ruhr-Region eigenständig und frühzeitig abschätzen. Kosten der Wärmeintegration für die Energieversorger und die mögliche Bandbreite der Wärmekosten für die Endverbraucher werden so transparent.
