Das Forschungsinstitut Fraunhofer IEG hat anhand neuer Bohrkernanalysen aus Iserlohn untersucht, wie stark verkarstete Kalkgesteinsschichten aus dem Erdzeitalter Devon die Wärmeversorgung in NRW künftig unterstützen können. Die Forschenden erforschten im Rahmen des Reallabors Geothermie Rheinland, welche Porosität, Durchlässigkeit und Struktur diese Gesteine besitzen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass hier ein relevantes Potenzial für tiefe Geothermie vorliegt.

„Unsere Ergebnisse zeigen: Verkarstete Gesteine in 2 bis 3 Kilometer Tiefe können für Energieversorger ein echtes Reservoir für die Wärmewende sein“, sagt Manfred Heinelt, Studienleiter am Fraunhofer IEG. Bei der Verkarstung löst Tiefenwasser über Millionen Jahre Gestein auf und erweitert Spalten und Hohlräume, was wiederum den Durchfluss des Wassers immer einfacher macht. Aus solchen verkarsteten Reservoiren lässt sich mit geringem Aufwand heißes Tiefenwasser fördern und als Wärmequelle nutzen, wie die Beispiele in München, Paris und den Niederlanden zeigen. Die Forschenden bestätigen erstmals auf Basis umfassender Labordaten, dass die Gesteine im Raum Iserlohn deutlich höhere Durchfluss- und Wärmeinhalte besitzen als bislang angenommen. NRW besitzt hier also ein relevantes Reservoir an Tiefenwärme.

Höhere Durchlässigkeit durch natürliche Hohlräume

Die Untersuchungen zeigen, dass Verkarstung die entscheidenden Eigenschaften der Erdschichten dominiert. Während unveränderte Kalkgesteine kaum Wasser führen, erreichen verkarstete Einheiten effektive Porositäten von bis zu 14 Prozent und hohe Durchlässigkeiten. Das erleichtert die Strömung des Tiefenwassers und erhöht die wirtschaftliche Nutzbarkeit. Für Energieversorger bedeutet dies: Potenzielle Standorte bieten mehr hydraulische Reserven, als es Bohrdaten der Vergangenheit vermuten ließen.

Das Fraunhofer IEG maß bei den Proben aus der Tiefe mit verbesserten Methoden Dichte, Wärmeleitfähigkeit und akustischen Eigenschaften sowie führte aufwendige Durchlässigkeitsexperimente durch – zwar im Labor aber unter Druck- und Temperaturbedingungen wie sie in 2.000 bis 3.000 m Tiefe herrschen. Zusätzlich kam ein Computertomograph zum Einsatz, um das innere Hohlraumsystem im Gestein detailiert sichtbar zu machen. Die Daten flossen anschließend in ein Computermodell ein, welches das gesamte geothermische Wärmeangebot der Gesteine bis in 3000 Meter Tiefe abschätzt.

Besonders interessant sind die sogenannten Devonkalke. Die Gesteine des Devons lagerten sich vor rund 400 Millionen Jahren als Sedimente ab. Sie wurden beständig durch die Tektonik bewegt und haben chemische und physikalische Veränderung erfahren. In NRW nördlich der Linie Aachen-Düsseldorf-Arnsberg sind sie in relevanten Tiefen verbreitet. Die Studie zeigt nun, dass die Kalkgesteine in Iserlohn ausreichend rissig und porös sind, um Tiefenwasser zu speichern und zu leiten: Dies sind die Grundvoraussetzungen für eine geothermale Nutzung über Tiefenbrunnen. Das Ergebnis: Mit einer Wahrscheinlichkeit von über 90 Prozent liegen die theoretischen Wärmemengen im Untergrund von Iserlohn bei über 87 Terajoule. Besonders relevant ist, dass die höheren Werte dort auftreten, wo die Devon-Kalkgesteine größere Mächtigkeiten und höhere Temperaturen erreichen. Die Region scheint damit ein relevantes geothermisches Reservoir zu besitzen.

Quelle: Fraunhofer IEG | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH