Geothermisches Reservoir Waiwera - Ein neues geologisches Modell

Präg Melissa1, Ivy Becker1, Thomas Walter2, Michael Kühn3
1 Karlsruher Institut für Technologie KIT, Institut für Angewandte Geowissenschaften, Strukturgeologie und Tektonik
2 Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ, Department Geophysik, Erdbeben- und Vulkanphysik
3 Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ, Department Geochemie, Fluidsystemmodellierung

2.3 in Wasserquantitäts- und qualitätsmodellierung auf regionaler Skale - Herausforderungen und neue Ansätze

Der Nutzung geothermischer Reservoire kommt als alternativer Energiequelle eine weltweit immer weiter wachsende Bedeutung zu. Details zu Gesteinseigenschaften, Strukturen, Wärmetransport und daraus resultierende Interaktionen sind Grundlage für die Umsetzung eines nachhaltigen Reservoirmanagements, aber oftmals nicht ausreichend gut verstanden. Das untersuchte Warmwasserreservoir in Waiwera, Neuseeland, ist seit vielen Jahrhunderten bekannt. Ausgelöst durch eine Überproduktion im dritten Quartal des 20. Jahrhunderts, sank der Reservoirdruck stark ab und in den 1970er Jahren versiegten auch die natürlichen Quellen am Strand (Kühn und Stöfen, 2005). Das Stilllegen der Pumpen des Hauptnutzers (Waiwera Thermal Pools) im Jahr 2018 führte jedoch zu erneuter zeitweiliger und lokationsspezifischer artesischer Aktivität. Es stellt sich nun die Frage, ob die Quellen am Strand ebenfalls reaktivierbar sind?

Hydrogeologische Modellvorstellungen sind die Basis für eine nachhaltige Bewirtschaftung von Grundwasserressourcen. Für das Reservoir Waiweras steht die Frage im Fokus, wie viel geothermisches Wasser dauerhaft verfügbar ist. Modelle werden aber auch genutzt, um den hydraulischen und thermischen Ist-Zustand des Untersuchungsgebietes zu beschreiben (Kühn und Altmannsberger, 2016). Aussagekraft und Qualität der Modelle hängen sehr stark vom zugrunde liegenden geologischen Modell ab (Kühn et al., 2016).

Um die seit 2018 erneut beobachtete artesische Aktivität des Reservoirs zu untersuchen und ein neues geologisches Modell aufzubauen, wurde im Jahr 2019 eine Expedition durchgeführt. Thermalkameras zeigen erstmals das Austreten warmen Wassers in der Strandregion und mittels Drohnen realisierte photogrammetrische Analysen erlauben die strukturelle und lithologische Kartierung an aufgeschlossenen Klippen. Die dort angetroffene Waitemata-Formation gilt als ein Analog des Reservoirgesteins und dient somit für ein verbessertes Verständnis der Reservoireigenschaften im Untergrund. Die Analysen zeigen einzelne wasser- und wärmeführende Lithologien und liefern damit Details über geologische Einheiten, die auch das geothermische Reservoir in der Tiefe aufbauen.

Basierend auf den Felduntersuchungen und zugehöriger struktureller Interpretationen steht nun erstmals ein geologisches und thermisches 3D-Modell zur Verfügung, das genutzt werden soll, um zunächst die Kalibrierung der hydraulischen Bedingungen des Warmwasserreservoirs zu verbessern. Darauf aufbauend ist der Einsatz im Rahmen des Reservoirmanagements geplant, um eine nachhaltige Nutzung zu gewährleisten und die Frage nach den natürlichen Quellen am Strand zu klären. Das erneute Auftreten artesischer Aktivität im Reservoir von Waiwera durch die deutlichen Änderungen der Förderraten ist einzigartig und das verbesserte Verständnis der Zusammenhänge von Gesteinseigenschaften, vorhandenen Strukturen und Wärmefluss ermöglicht auch andere Reservoire besser zu verstehen.



Kühn, M., Altmannsberger, C.: Assessment of data driven and process based water management tools for the geothermal reservoir Waiwera (New Zealand). Energy Procedia 97, 403-410 (2016)

Kühn, M., Altmannsberger, C., Hens, C.: Waiweras Warmwasserreservoir – Welche Aussagekraft haben Modelle? Grundwasser 21, 107-117 (2016)

Kühn, M., Stöfen, H.: A reactive flow model of the geothermal reservoir Waiwera, New Zealand. Hydrogeology Journal 13, 606-626 (2005)