Überwachung von Geothermieanlagen in München

Geothermie gewinnt seit einiger Zeit als umweltfreundliche Alternative zu den derzeitigen, auf fossilen Brennstoffen basierenden Lösungen für Heizung und Warmwasserbereitung zunehmend an Bedeutung. Dabei wird Grundwasser entnommen, Wärme ausgetauscht und das Wasser anschließend wieder in den Untergrund zurückgeführt. Obwohl diese geothermischen Bohrlöcher in relativ großer Tiefe betrieben werden, führen die kontinuierliche Entnahme und Rückführung von Grundwasser zu induzierten seismischen Aktivitäten im Umfeld der Bohrlöcher. Die veränderten hydrologischen und thermischen Bedingungen im Untergrund können außerdem zu Deformationen führen, die sich bis an die Erdoberfläche fortpflanzen.
Das Projekts INSIDE wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert und befasste sich mit der seismischen und geodätischen Überwachung von Geothermieanlagen im südlichen Teil von München. Wichtige Fragestellungen waren die Untersuchung induzierter Seismizität und Bodenbewegungen in Verbindung mit der Gewinnung geothermischer Energie, die Untersuchung innovativer Beobachtungstechniken sowie die Einrichtung eines Prototyps für ein Reservoir-Management-System. Beteiligte Partner waren die Stadtwerke München, die Innovative Energie für Pullach GmbH, die Erdwerk GmbH, sowie seitens des KIT das Institut für Angewandte Geowissenschaften und das Geodätische Institut Karlsruhe (GIK).
Zur Erfassung von Oberflächendeformationen wurde ein integriertes geodätisches Messnetz eingerichtet, bestehend aus den Komponenten Globale Navigationssatellitensystemen (GNSS), Radarinterferometrie
(InSAR) und Nivellement. Das Ziel war es, ein modernes Monitoringsystem zur Bestimmung und Überwachung des Einwirkungsbereiches der geothermischen Aktivitäten im Untergrund zu konzipieren und zu erproben.
Zunächst wurde eine Fallstudie zu Bodendeformationen in München und den Randbezirken erarbeitet. Es ergab sich eine gute Übereinstimmung von Nivellement, dem vertikalen Ortho-Produkt des Europäischen Bodenbewegungsdienstes EGMS und einer Verschiebungsanalyse mit der am GIK entwickelten InSAR-Software. Auf Basis dieser Ergebnisse und der daraus folgenden Konsequenzen für die Bestimmung des Einwirkungsbereichs und seiner zeitlich veränderlichen Grenzen wurde eine Konzeptstudie erstellt. Es wird darin aufgezeigt, dass die derzeitige Vorgehensweise nicht geeignet ist, die Vorgaben der Einwirkungsbereichs-Bergverordnung im Hinblick auf die Erfassung von Oberflächendeformationen zu erfüllen und dass das für diese Aufgabe notwendige Messkonzept grundsätzlich neu gedacht werden muss. Die Grundzüge für ein modernes, integriertes geodätisches Messkonzept, das neben dem Nivellement auch permanente GNSS-Stationen einschließt und den Produkten der Bodenbewegungsdienste eine besondere Rolle zuweist, wurden formuliert und diskutiert. Das vorgeschlagene Messkonzept könnte zu einer Kosteneinsparung und gleichzeitig zu einer erheblichen Verbesserung der Beobachtungslage und einer Steigerung der Verlässlichkeit bei der Bestimmung des Einwirkungsbereiches beitragen.