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MITTELTIEFE UND TIEFE GEOTHERMIE

Erdwärme für eine klimafreundliche Zukunft

Herzlich Willkommen auf der Informationsseite zur Geothermalen Charakterisierung der Teilräume Rheinland und Nordrand des Rheinischen Schiefergebirges

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Hintergründe, Aufgaben und Ziele

Der Geologische Dienst NRW führt im Auftrag des Ministeriums für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie NRW umfangreiche Projektarbeiten zur Erkundung des mitteltiefen und tiefen Untergrundes von Nordrhein-Westfalen durch, um diesen geothermal zu charakterisieren. Im Rahmen des GTC-Projektes werden in den Jahren 2021 und 2022 zunächst die beiden Teilregionen nordrhein-westfälisches Rheinland und Rheinisches Schiefergebirge (Nordrand) untersucht. Die Arbeiten umfassen hierbei

  • die Neuinterpretation von Archivdaten
  • Laboranalytische Untersuchungen an vorhandenen Bohrkernen
  • die Erhebung neuer Daten im Gelände, u.a. die Bohrung Düsseldorf-Messe (Präsentation erster Arbeitsergebnisse, Stand: April 2022) und die 2D-Seismik Rheinland (voraussichtlich im Oktober 2022)

Mit diesem Projekt wird ein Beschluss des Landtages NRW umgesetzt: Nutzbarmachung geothermischer Potenziale des mitteltiefen und tiefen Untergrundes in Nordrhein-Westfalen zur Unterstützung der Wärmewende. Die Ergebnisse werden insbesondere für Kommunen, Energieversorger und Unternehmen mit hohem Wärmebedarf, die auf der Suche nach einer umweltverträglichen und zukunftsfähigen Wärmeversorgung sind, von großem Interesse sein.

Für die Projektdurchführung werden die bereits genutzten Daten der oberflächennahen Geothermie um Informationen zum mitteltiefen Untergrund bis 1 000 m erweitert. Für den tiefen Untergrund bis in 6 000 m Tiefe werden potenziell geeignete Nutzhorizonte lokalisiert und beschrieben. In Abhängigkeit von der Tiefenlage geothermischer Reservoire können Temperaturen bis zu 180 °C erwartet werden.

Die Projektergebnisse inklusive einer geowissenschaftlichen Bewertung werden Ende 2022 der Öffentlichkeit in einem Online-Portal zugänglich gemacht. Somit wird es interessierten Personen in einem frühen Planungsstadium ermöglicht, eine allgemeine Machbarkeit für geothermische Projektideen kompetent abzuschätzen.

Digitalisierung des Datenbestandes

Alte Daten neu interpretiert

In den Archiven des Geologischen Dienstes NRW (GD NRW) sind unzählige geowissenschaftliche Daten, besonders aus dem letzten Jahrhundert, verfügbar. Dazu gehören u.a. umfangreiche Dokumente zu Bohrungen oder auch Forschungsberichte und seismische, die vor allem bei der Suche nach Öl und Gas, Salz und Erzen, aber auch Untersuchungen bei der Erkundung der Steinkohlelagerstätten erhoben wurden. Diese Dokumente bilden die Grundlage für die Beschreibung von Gesteinseinheiten hinsichtlich ihrer geothermischen Eignung und Charakterisierung. Wichtiges Ziel des Projektes ist es daher, alle relevanten vorhandenen Informationen zu sichten, aufzubereiten und für Nutzer*innen verfügbar zu machen.

Ein großer Teil dieser Archivdokumente ist bereits in Form von Scans verfügbar. Zur Überführung in moderne Computersysteme muss der vorhandene Datenbestand noch aufbereitet, homogenisiert und digitalisiert werden. Diese aufwendige Arbeit umfasst

  • die Eingabe von fehlenden Bohrungsdaten in die Bohrungsdatenbank des GD NRW,
  • die Digitalisierung von bohrlochgeophysikalischen Untersuchungen sowie
  • die Aufbereitung von 2D-Seismik, um sie in die 3D-Modellierungsprogramme einbauen zu können.

Darüber hinaus werden weitere wichtige, in der Vergangenheit erhobene Untersuchungsdaten von Explorations, Behörden und Forschungseinrichtungen akquiriert und bei der Interpretation des Gesamtdatenbestandes berücksichtigt.


Neue Messungen zur Datenverdichtung

Die potenziellen Zielhorizonte für die hydrothermale Geothermie standen in der Vergangenheit nicht im Fokus der Explorationsindustrie. Diese Tatsache und dass diese Gesteine ​​regional nur in sehr großen Tiefen vorkommen, führt dazu, dass für manche Regionen in NRW über diese Horizonte nur wenige Kenntnisse vorliegen und Untersuchungen nur spärlich stattfanden. Um die „weißen Flecken“ in NRW zu reduzieren, wurde Ende 2021/Anfang 2022 eine Forschungsbohrung im nördlichen Bereich von Düsseldorf niedergebracht. Die 300 m tiefe Bohrung liefert neue Erkenntnisse über den Aufbau des Untergrundes in dieser Region. Eine Fragestellung dort lautete, ob und wenn ja, wie der Zielhorizont „karbonischer Kohlenkalk“ ausgebildet ist. Ein umfangreiches Messprogramm rundete die Untersuchungen ab (Präsentation der Arbeitsergebnisse, Stand: April 2022 ).

Geologisches Profil im Bereich der Bohrung, im nördlichen Bereich von Düsseldorf

Geologisches Profil im Bereich der Bohrung, im Norden von Düsseldorf

Untersuchungen an Bohrkernen im Bohrkernarchiv des GD NRW

Untersuchungen an Bohrkernen im Bohrkernarchiv des GD NRW

Im Herbst 2022 wird eine 2D-seismische Untersuchung zur Datenverdichtung im Teilraum Rheinland durchgeführt. Drei Messlinien mit insgesamt etwa 70 Kilometer Länge sind geplant: „Rheinland 1“ reicht von Schwalmtal über Viersen, Tönisvorst und Krefeld bis zum Elfrather See. „Rheinland 2“ kreuzt die Linie „Rheinland 1“ in Traar und verläuft durch Elfrath, Uerdingen, rechtsrheinisch vorbei an Mündelheim, Wittlaer und Angermund, bis sie nordöstlich des Düsseldorfer Flughafens endet. „Rheinland 3“ führt von der Messe Düsseldorf nach Norden bis ins Duisburger Zentrum. Im Oktober werden dort mit drei Vibro-Trucks Messungen durchgeführt. An rund 7.000 Messpunkten entlang der Strecke zeichnen Geophone Reflexionen aus dem Untergrund auf, die neue Daten zur geothermalen Charakterisierung bis in 3,5 Kilometer Tiefe liefern.

Zur 2D-Seismik
Streckenplanung der seimischen Linien "Rheinland"

Streckenplanung der seimischen Linien „Rheinland“

Zur 2D-Seismik

Untergrund-Modelle

Geothermische Potenziale im Blick und angestrebte Projektergebnisse

Eine Voraussetzung, um eine Region geothermal charakterisieren zu können, ist das Vorhandensein eines geologischen 3D-Untergrundmodells. Dieses muss vorhandene Störungen, die Lage der Zielhorizonte sowie zusätzliche wichtige Gesteinseinheiten umfassen.

In NRW existiert seit einigen Jahren neben verschiedenen Regionalmodellen ein 3D-Landesmodell. Es bildet die Grundlage für die Neumodellierung. Unter Einbeziehung der neu erhobenen bzw. digitalisierten Bestandsdaten wird das vorhandene 3D-Landesmodell überarbeitet und verfeinert. Für die mitteltiefe und tiefe Geothermie wichtige, aber bisher noch nicht modellierte geologische Einheiten, werden bearbeitet und Störungsverläufe an die Ergebnisse der Seismik angepasst.

Damit wird bis Ende 2022 ein detailliertes 3D-Modell des nordrhein-westfälischen Rheinlandes und des nördlichen Rheinischen Schiefergebirges vorliegen, das alle für die mitteltiefe und tiefe Geothermie relevanten Gesteinseinheiten beinhaltet.

Dies ermöglicht genaue Informationen z. B. über die Verbreitung, die Tiefenlage sowie die Mächtigkeit der Zielhorizonte. Aus dem Modell werden Auswertekarten generiert, die Auskunft über die verschiedenen Nutzungsarten geben. Sie werden anschließend in einem Online-Portal veröffentlicht.

Geothermie-Portal NRW

Die Ergebnisse zum Projekt werden Ende 2022 in aufbereiteter Form in einem Online-Portal der Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Damit soll interessierten Nutzer*innen die Möglichkeit für eine erste kompetente Einschätzung der Machbarkeit geothermischer Projektideen gegeben werden.