Thermisch-hydraulische Modellierung von optimierten geothermischen Mehrfachdubletten und Multibohrlochsystemen im tief liegenden grundwasserführenden Malm in München und Umgebung - Reservoirmodellierung des thermalen Karbonat-Aquifers Oberjura

Ernesto Meneses Rioseco1, Jennifer Ziesch, Hartwig von Hartmann, Britta Wawerzinek, Rüdiger Thomas, Hermann Buness
1 Geothermik & Informationssysteme, Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik

O 3.5 in Deep geothermal energy and deep groundwater

23.03.2018, 16:45-17:00, 2

Für Hydrogeologen und Reservoir-Modellierer ist es immer herausfordernd gewesen, die hydrogeothermische Energiebilanz und den Grundwasserhaushalt des verkarsteten und geklüfteten Malm-Aquifers des Süddeutschen Molassebeckens quantitativ zu erforschen. Im Süddeutschen Molassebecken, eines der meist untersuchten Vorlandbacken der Welt, kommt für die tiefe Geothermie die Formation des Oberjura (Malm) als wichtigstes hydrothermales Reservoir im Mitteleuropa eine besondere Bedeutung zu. Insbesondere werden die natürlichen Grundwasserströmungen der Thermalwasservorkommen im Malm durch zahlreiche geothermische Dubletten und Tripletten im Großraum München signifikant gestört. Mit der Fernwärme-Vision der Stadtwerke München (SWM) bis 2040, München als die erste Großstadt Deutschlands mit 100 Prozent regenerativen Energien zu beliefern, soll eine Kapazität von 400 MWth mit Hilfe von ca. 40 bis 50 geothermischen Bohrungen ausgebaut werden.  Der hiesige Beitrag konzentriert sich auf die numerische Modellierung von Grundwasserströmung und Wärmetransport im tief liegenden, grundwasserführenden Malm in München und Umgebung für eine Dauer von ca. 50 Jahren. Im Fokus der Untersuchungen steht die Optimierung der gegenseitigen Beeinflussung von geothermischen Mehrfachdubletten und Multibohrlochsystemen. Die numerischen Modelle beinhalten den vollständigen Workflow der Reservoirmodellierung, nämlich den geologischen Aufbau des Malm mit seiner Faziesverteilung sowie seiner tektonischen Zerlegung und Temperaturverteilung. Zur Reservoirmodellierung gehört auch die Bilanzierung der Thermalwasservorkommen unter dem Einfluss von lokalen Mehrfachentnahmen und -reinjektionen von Thermalwasser. Dabei wurde ein Teil des strukturierten Netzes des bereits bestehenden Regionalmodells „Großraum München“ (Dussel et al. 2016) mit Hilfe von FEFLOW 7.0 in ein unstrukturiertes 3D-Gitter transformiert. Dies ermöglicht nun die Implementierung von einfallenden Störungen und geneigten Bohrungen mit Hilfe von Skua-GoCAD und ArcGIS. 

Erste Ergebnisse hydraulisch-thermischer Simulationen mit Hilfe von Prinzipmodellen (Jobmann & Schulz 1989) zeigen, dass für die Optimierung der Anordnung von Dublettensystemen die Berücksichtigung der benachbarten, sich bereits im Betrieb befindlichen, Geothermieanlagen wichtig ist. Hydraulisch aktive Primärstörungen spielen eine bedeutende Rolle bei der Optimierung eines Bohrrasters im hydraulisch stark heterogenen Malm. Für die Gesamtenergiebilanz des Mehrfachdublettensystems ist die Platzierung der Bohrungen untereinander wichtig. Vorläufige Ergebnisse zeigen, dass Bohrrasteranordnungen mit einem Gitterabstand von ca. 1 km bis 2 km sowie Fließraten von 80 bis 120 l/s für eine Zeitspanne von ca. 50 Jahren erfolgsversprechende Szenarien ergeben könnten. Für die Grundwasserhydraulik und Energiebilanzierung zeichnet sich ab, dass Mehrfachdubletten-Konfigurationen gegenüber einer einzelnen Dublette vorteilhaft sind. 



DUSSEL, M., LÜSCHEN, E., THOMAS, R., AGEMAR, T., FRITZER, T., SIEBLITZ, S., HUBER, B., BIRNER, J., SCHULZ, R., (2016): Forecast for thermal water use from Upper Jurassic carbonates in the Munich region (South German Molasse Basin). Geothermics, Vol. 60, pp. 13-30.

JOBMANN, M. & SCHULZ, R., (1989): Hydrogeothermische Energiebilanz und Grundwasserhaushalt des Malmkarstes im Süddeutschen Molassebecken. –GGA-Abschlussbericht. Archiv Nr. 105 040. Niedersächsisches Landesamt für Bodenforschung Hannover. 



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