PHYSALIS - PHYsik-basierte StabilitätsAbschätzung für Lange, Intensive und Sichere untergrundnutzung

• Antragsteller: Dr. Moritz Ziegler
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers ; Geologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 523456847

Die Notwendigkeit, Klimaziele zu erreichen und von Gasimporten unabhängig zu werden, verdeutlicht, dass alternative Lösungen für die Bereitstellung der benötigten Energie gefunden werden müssen. Eine Möglichkeit, die vor Ort im zu genüge verfügbar ist, ist die Nutzung der Tiefengeothermie für die Fernwärmeversorgung. Für eine breite Anwendung ist eine Verringerung des Risikos - sowohl des wirtschaftlichen Risikos aufgrund von Bohrlochversagens als auch der mangelnden öffentlichen Akzeptanz aufgrund von z. B. induzierter Seismizität - erforderlich. Einer der Schlüsselparameter ist der initiale in-situ Spannungszustand der Erdkruste. Er ist ein entscheidender Faktor für die Beurteilung, ob das Gestein während der Bohrung, aber auch später im Betrieb versagt oder stabil bleibt. Aufgrund der spärlichen Datenlage werden numerische Modelle eingesetzt, um den Spannungszustand an potenziellen Standorten zu simulieren. Diese Modelle sind jedoch mit großen Ungewissheiten behaftet, was die Aussagekraft der Ergebnisse schmälert. Das Projekt PHYSALIS zielt darauf ab, die Ungewissheiten in initialen in-situ Spannungsfeldmodellen zu reduzieren. Die Hauptgründe für die Ungewissheiten in Spannungsfeldmodellen sind 1) die Ungewissheiten in den Spannungsmagnitudendaten, 2) die (ungewisse) Heterogenität der Gesteinseigenschaften und 3) das geologische Modell, d.h. die Verteilung der verschiedenen Gesteinsarten im Untergrund. Die Auswirkungen dieser Faktoren auf die Modellungewissheiten werden bewertet. Zur Verringerung der Ungewissheiten müssen zusätzliche indirekte Daten verwendet werden, da die Verfügbarkeit direkter Daten begrenzt ist. Indirekte Daten sind Informationen über Phänomene, die vom Spannungszustand abhängen, aber keine Spannungsmagnitudendaten sind. Indirekte Daten stammen aus Tests, die während des Bohrens durchgeführt werden, aus Beobachtungen des Bohrlochverhaltens oder aus der Beobachtung von Seismizität. Sie werden verwendet, um zu beurteilen, ob ein bestimmter modellierter Spannungszustand zuverlässig ist oder nicht. Dies ermöglicht eine Gewichtung der verschiedenen modellierten Spannungszustände hinsichtlich ihrer Eintretenswahrscheinlichkeit unter Berücksichtigung der verfügbaren Daten. Das Ergebnis ist ein begrenzter Bereich von Spannungszuständen mit zugewiesenen Wahrscheinlichkeiten welche für die Analyse zur Verfügung stehen. Das ermöglicht eine bessere und aussagekräftigere Interpretation im Vergleich zu einem Modell ohne quantifizierte und reduzierte Ungewissheiten.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle