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Erdwärme aus dem kristallinen Untergrund – Geowissenschaftliche Erkundungen zum Start eines Energieforschungsprojekts


18. März 2021 - 08:35 | von | Kategorie: Wissenschaft |
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Derzeit lassen Forschende auf dem Campus Lichtwiese auf einigen Quadratmetern jeweils ein paar Sekunden lang die Grasnarbe leicht erzittern – allerdings in Dimensionen, die nicht sichtbar und spürbar sind. Dort wie auf angrenzenden Waldwegen führt das Fachgebiet Angewandte Geothermie der TU Darmstadt gemeinsam mit dem Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik aus Hannover vibrationsseismische Messungen des Untergrundes durch. Die von der Naturschutzbehörde genehmigten Arbeiten dienen der Vorbereitung des Verbundforschungsprojekts „Saisonal gekoppelter kristalliner Erdwärmesondenspeicher“.

Bei dem Projekt, das im Rahmen des 7. Energieforschungsprogramms der Bundesregierung zur Förderung beantragt ist, geht es im Kern darum, am Rand des Campus an vier eng begrenzten Stellen bis zu 750 Meter tief zu bohren und in die Löcher Erdwärmesonden einzubringen. Sie sollen während des rund anderthalbjährigen Probebetriebs den Beleg liefern, dass Abwärme und regenerative Wärme wirtschaftlich im mitteltiefen Untergrund gespeichert werden können – das wäre ein großer Schritt auf dem Weg zum sich selbst versorgenden energieeffizienten und „grünen“ Campus, mit dem die Universität zum Klimaschutz beitragen will.

„Machbarkeit demonstrieren“

„Unser Projekt wird der weltweit erste Betrieb eines mitteltiefen Erdwärmesondenspeichers sein“, erläutern Professor Dr. Ingo Sass und Dr.-Ing. Bastian Welsch vom Institut für Angewandte Geowissenschaften. „Wir wollen die Machbarkeit und Funktion dieses innovativen Ansatzes demonstrieren.“ Während des Baus und der Laufzeit des Pilotspeichers auf dem Campus Lichtwiese wird es ein fortlaufendes thermisches und hydrochemisches Grundwassermonitoring geben. Die Wissenschaftler wollen den Nachweis erbringen, dass sich solche Speicher einerseits wirtschaftlich und ökologisch lohnen, andererseits die Systeme künftig dank ausdifferenzierter Simulationsmethoden je nach Standort an eine optimale Größe angepasst werden können.

Hydrauliksystem mit Bodenplatte

Die jetzt gestarteten seismischen Untersuchungen sollen helfen, den geologischen Aufbau am Projektstandort genauer zu erfassen und „den Kontakt zwischen dem Granodorit des Odenwaldes und sedimentären Schichten des Rotliegenden abzubilden“, so Ingo Sass und Bastian Welsch. Und so läuft die geophysikalische Erkundung ab: Ein Kleintransporter, ausgerüstet mit einem Hydrauliksystem, erzeugt über eine Bodenplatte Mini-Vibrationen. Die dadurch im Untergrund ausgelösten und sich ausbreitenden seismischen Wellen werden reflektiert, von Geophonen an der Oberfläche „empfangen“ und aufgezeichnet – so ergibt sich ein genaues Bild zur Beschaffenheit der oberen Erdkruste.

Ergänzt werden die Testmessungen auf einigen Kurzdistanzen durch kleine elektrodynamische Vibratoren, die auf Schubkarren montiert sind und schwächere Signale als der hydraulische Vibrator erzeugen. Auch hier registrieren Geophone am Boden die kaum wahrnehmbaren Erschütterungen und wandeln sie um in elektrische Impulse. Die Messdaten werden in ein Fahrzeug voller geowissenschaftlicher Spezialtechnik übertragen, dort aufgezeichnet und für die anschließende umfassende Auswertung gesichert. Das gesamte Projekt ist eingebettet in die Aktivitäten der Graduate School Energy Science and Engineering an der TU Darmstadt.

Bild: Claus Völker / TU Darmstadt
Quelle: TU Darmstadt

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