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Gutachten 2012: Umweltauswirkungen von Fracking bei der Aufsuchung und Gewinnung von Erdgas aus unkonventionellen Lagerstätten

Die vorliegende Studie untersucht die wasserbezogenen Umweltauswirkungen und Risiken für Mensch und Umwelt, die mit dem Einsatz der Fracking-Technologie (hydraulische Stimulation) im Rahmen der Erkundung und Gewinnung von Erdgas aus unkonventionellen Lagerstätten verbunden sein können. Die Studie befasst sich mit den naturwissenschaftlich-technischen Sachverhalten und den bestehenden berg- und umweltrechtlichen Bestimmungen. Alle Aspekte wurden im Hinblick auf die gemeinsamen Schnittmengen, Differenzen sowie Wissens- und Informationsdefizite analysiert. Veröffentlicht in Texte | 61/2012.

Tiefe Geothermie: Umweltrisiken beherrschbar

Gemeinsame Pressemitteilung von Umweltbundesamt und Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe Grundwasser nicht gefährdet – seismische Überwachung inzwischen Standard Die tiefe Geothermie birgt in Deutschland keine unbeherrschbaren Risiken für die Umwelt. Das ist das Ergebnis einer Studie, die die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) erstellt hat. Grundlage war eine Verwaltungsvereinbarung mit dem Umweltbundesamt (UBA). Die tiefe Geothermie setzt meist erst unterhalb von 2.000 Metern an. Dort herrschen Temperaturen von mehr als 60 Grad Celsius. Um diese Erdwärme zu nutzen, kann es manchmal nötig sein, Wasser mit hohem Druck in die dortigen Gesteinsschichten zu pressen. Damit werden Fließwege für die spätere Wasserzirkulation des Geothermie-Kraftwerkes geschaffen. Bei dieser Methode kommen keine wassergefährdenden Zusätze zum Einsatz. Lediglich in Kalkstein werden gegebenenfalls verdünnte Säuren umweltverträglich eingesetzt. Schäden durch seismische Ereignisse sind bei kontrolliertem Vorgehen nicht zu befürchten. Beim Einpressen von Wasser in den Untergrund kann es in seltenen Fällen zu spürbaren Erschütterungen kommen. Auf derart induzierte Seismizität kann, im Gegensatz zu natürlichen Erdbeben, durch Regulierung des Wasserdrucks eingewirkt werden. Dafür ist ein seismologisches ⁠ Monitoring ⁠ notwendig, das mittlerweile Standard ist. Dieses überwacht seismische Ereignisse, erlaubt deren Ortung und ein schnelles Eingreifen. Generell gilt: Die maximale Stärke von induzierten seismischen Ereignissen ist in der Geothermie deutlich niedriger als bei vielen weiteren Bergbauaktivitäten. Die Risiken sind bei Beachtung der in der Genehmigung festgelegten Vorsichtsmaßnahmen weder wahrscheinlich noch schwerwiegend. Gefahren für das zur Trinkwassergewinnung nutzbare Grundwasser sind mit den angewandten Methoden bei Einhaltung der Vorgaben des Bergrechts sowie der Beachtung der Anforderungen des Trink- und Grundwasserschutzes nicht zu erwarten. Falls Störfälle im Betrieb etwa durch undichte Bohrungen auftreten, sind sie erkennbar und in ihrer Auswirkung räumlich begrenzt. Allenfalls die natürlichen Tiefengrundwässer in dem geothermischen Reservoir bergen ein gewisses Risikopotential. So kann bei der Erschließung von Erdwärme je nach Region Tiefenwasser mit hohem Salzgehalt und weiteren trinkwasserhygienisch relevanten Spurenstoffen mitgefördert werden. Auch hier sind die bestehenden Standards zu beachten und das belastete Tiefenwasser muss demnach gegebenenfalls über Tage fachgerecht entsorgt werden. Beim Betrieb selbst handelt es sich um einen obertägig geschlossenen Wasserkreislauf, zu entsorgendes Lagerstättenwasser fällt dabei nicht an. Zur Vorausplanung und Begleitung der hydraulischen Stimulationen, die zur Schaffung von Fließwegen dienen (Fracking), werden spezielle Voruntersuchungen und begleitende Monitoringmaßnahmen sowie die Auswertung sämtlicher Daten empfohlen. Zukünftige Projekte sollten wegen der noch geringen Anzahl bestehender Anlagen intensiv wissenschaftlich begleitet werden. Zudem werden Empfehlungen für die Einrichtung von seismischen und hydrogeologischen Beobachtungsstationen gegeben. Beprobungen sollten bereits im Vorfeld der Errichtungsphase beginnen. Insgesamt wird so ein wirkungsvolles Frühwarnsystem geschaffen, das Risiken entgegenwirkt. Für das Gutachten wurden aktuelle Studien ausgewertet und mithilfe von Literatur- sowie mit bislang unveröffentlichten Betreiberdaten Pilotprojekte in Deutschland und im angrenzenden Ausland analysiert.

Sub project: Investigation of thermo-hydro-mechanical processes in deep crystalline rock - experiments and numerical modeling

Das Projekt "Sub project: Investigation of thermo-hydro-mechanical processes in deep crystalline rock - experiments and numerical modeling" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Georg-August-Universität Göttingen, Geowissenschaftliches Zentrum, Abteilung Angewandte Geologie durchgeführt. Quantification of thermal, hydraulic and geomechanic, probably coupled, processes is very important for the understanding and characterization of natural as well as man-made processes in geosystems. The general target of this project is twofold: The analysis of processe in deep crystalline rock by employing computer modeling and experimental techniques. Modeling techniques will be used for experimental design as well as the general analysis of the flow, transport and deformation processes and finally for long-term preditions of geothermal reservoir behavior. In particular we are interested in the impact of thermo-hydromechanical processes at the reservoir scale (e.g. consolidation during hydraulic testing and thermo-mechanical effects). The modeling approach is holistic i.e. it includes thermal (RFHTM), hydraulic (RF-SM) and mechanical (RM-DM) simulation components. The software development is based on the own object-oriented computer system RockFlow/ RockMech (RF/RM). The experimental program comprises tracer tests (heat and reactive tracer) and later on hydraulic stimulation tests. The tracer experiments are intended for a quantitative characterization of the hydraulically active fracture system. Stimulation tests will be conducted to improve the hydraulic permeability in deep rocks, finally, to increase the potential for geothermal energy utilization. The holistic model approach is accessible to other work groups, who can use all available data to re-calibrate and compare models and to improve its predictability. Within this project it is intended to develop a modeling and experimental technology that will be useable for the investigation of other geothermal sites (e.g. Urach), too.

Weiterentw., Nachweis u. Demonstration standortunabh. HDR-Konzeptionen z. Strom- u. Wärmegewinnung an heißen Tiefengesteinen unt. Berücksichtigung geolog., hydraul., techn., wirtschaftl. Verfahrens- und Anlagenparameter f. Basisdadaten d. HDR-Pilota

Das Projekt "Weiterentw., Nachweis u. Demonstration standortunabh. HDR-Konzeptionen z. Strom- u. Wärmegewinnung an heißen Tiefengesteinen unt. Berücksichtigung geolog., hydraul., techn., wirtschaftl. Verfahrens- und Anlagenparameter f. Basisdadaten d. HDR-Pilota" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stadt Bad Urach, Stadtverwaltung durchgeführt. Weiterentwicklung, Nachweis und Demonstration standortunabhängiger HDR-Konzeptionen zur Strom- und Wärmegewinnung aus heißen Tiefengesteinen unter Berücksichtigung geologischer, hydraulischer, technischer und wirtschaftlicher Verfahrens- und Anlagenparameter für Basisdaten einer HDR-Pilotanlage. Aufbauend auf den wissenschaftlichen Erfolgen am europäischen Hot-Dry-Rock-Projekt Soultz sowie auf den Machbarkeitsstudien im zentralen moldanubischen Kristallin sollen die bisher in Soultz in einem aktiven Grabensystem und Granitgebirge gewonnenen Erkenntnisse auf die Verhältnisse unter veränderten geologischen und ortsspezifischen Randbedingungen übertragen und Basisdaten für die Errichtung einer HDR-Pilotanlage gewonnen werden. Über massive hydraulische Stimulation mit seismischer Beobachtung, Produktionstests und zweiter Bohrung werden hydraulische Parameter und Wasserwegsamkeiten in Tiefen bis ca. 4500 m und über 170 Grad Celsius hinsichtlich technisch-wirtschaftlichen Parametern und Wasserwegsamkeiten, Schaffung des Wärmetauschers, Kostenreduktionszielen und Energieversorgung erkundet. Die Ergebnisse sind Ausgangsdaten für die Weiterentwicklung und Demonstration flächendeckender HDR-Konzeptionen mit Errichtung einer HDR-Pilotanlage. Bei den erwarteten Ergebnissen soll nach Gründung einer Betreibergemeinschaft eine ca. 1 MW-Anlage erstellt werden. Weitere größere Anlagen können dann im süddeutschen Kristallin und andernorts erstellt werden. Der Exportmarkt kann durch die Industrie angegangen werden.

EP 2: Untersuchung von Mikro-Beben in der bayerischen Molasse im Umfeld von geothermalen Reservoiren

Das Projekt "EP 2: Untersuchung von Mikro-Beben in der bayerischen Molasse im Umfeld von geothermalen Reservoiren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ludwig-Maximilians-Universität München, Department für Geo- und Umweltwissenschaften, Sektion Geophysik durchgeführt. Weil die Akzeptanz der tiefen Geothermie durch spürbare Erdbeben wie in Basel oder Landau gelitten hat, entwickeln wir Konzepte zur Begrenzung der mikroseismischen Aktivität bei der energetischen Nutzung tiefer geothermischer Systeme. Hierzu wird die Seismizität (Häufigkeit und Stärke der Erdbeben eines Gebietes) an deutschen Standorten möglichst genau charakterisiert. Wo sich seismische Aktivitäten im Kraftwerkbetrieb zeigen, werden diese berechnet und mit der Gefährdung durch natürliche Erdbeben verglichen. Des Weiteren werden Strategien entwickelt, um spürbare Seismizität bei hydraulischen Stimulationen und im Dauerbetrieb geothermischer Kraftwerke zu vermeiden. Schließlich trägt das Verbundprojekt zu einem besseren Prozessverständnis des Entstehens fluidinduzierter Erdbeben bei.

Teilvorhaben: Planung, seismologisches Monitoring und Wissenstransfer

Das Projekt "Teilvorhaben: Planung, seismologisches Monitoring und Wissenstransfer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik durchgeführt. Bei dem Forschungsvorhaben 'ZoKrates' handelt es sich um ein Demonstrations- und Pilotvorhaben, um die technische Machbarkeit und Verbesserung des hydraulischen Anschlusses einer Bohrung an ein klüftiges Reservoir zur geothermischen Nutzung durch in situ Tests in einer Tiefbohrung aufzuzeigen. Dabei soll eine hydraulisch leitfähige Störung, die bereits durch eine Bohrung durchörtert wurde, als natürlicher Wärmetauscher genutzt werden, so dass die hydraulische Stimulation vermieden und das Risiko der induzierten Seismizität erheblich verringert wird. Das Ziel des Forschungsvorhabens am Standort Geretsried (Bayern) ist der Nachweis der hydraulischen Wirksamkeit von Stützmitteln, die bislang nicht in der Tiefengeothermie eingesetzt wurden. In Kombination mit zonierter Säuerung sollen diese Stützmittel in natürliche Kluftzonen tiefliegender Karbonaten eingetragen werden und zur Entwicklung eines petrothermalen Standortes in Deutschland dienen. In Bezug auf die Auswahl geeigneter Stützmittel ist insbesondere die Unbedenklichkeit des Einsatzes von Stützmitteln aus Umweltgesichtspunkten von besonderer Bedeutung. Das Verbundprojekt 'ZoKrates' setzt sich aus wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Partnern zusammen, unter denen auch der Feldeseigentümer ist. Die Partner sind Ruhr Universität Bochum, Leibniz Institut für Angewandte Geophysik, GTN, G.E.O.S. und ENEX.

Teilvorhaben: Reservoircharakterisierung und -Engineering

Das Projekt "Teilvorhaben: Reservoircharakterisierung und -Engineering" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft mbH durchgeführt. Bei dem Forschungsvorhaben 'ZoKrateS' handelt es sich um ein Demonstrations- und Pilotvorhaben, um die technische Machbarkeit und Verbesserung des hydraulischen Anschlusses einer Bohrung an ein klüftiges Reservoir zur geothermischen Nutzung durch in situ Tests in einer Tiefbohrung aufzuzeigen. Dabei soll eine hydraulisch leitfähige Störung, die bereits durch eine Bohrung durchörtert wurde, als natürlicher Wärmetauscher genutzt werden, so dass die hydraulische Stimulation vermieden und das Risiko der induzierten Seismizität erheblich verringert wird. Das Ziel des Forschungsvorhabens am Standort Geretsried (Bayern) ist der Nachweis der hydraulischen Wirksamkeit von Stützmitteln, die bislang nicht in der Tiefengeothermie eingesetzt wurden. In Kombination mit zonierter Säuerung sollen diese Stützmittel in natürliche Kluftzonen tiefliegender Karbonaten eingetragen werden und zur Entwicklung eines petrothermalen Standortes in Deutschland dienen. In Bezug auf die Auswahl geeigneter Stützmittel ist insbesondere die Unbedenklichkeit des Einsatzes von Stützmitteln aus Umweltgesichtspunkten von besonderer Bedeutung. Das Verbundprojekt 'ZoKrates' setzt sich aus wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Partnern zusammen, unter denen auch der Feldeseigentümer ist. Die Partner sind Ruhr Universität Bochum, Leibniz Institut für Angewandte Geophysik, GTN, G.E.O.S. und ENEX. Das Teilvorhaben Reservoircharakterisierung und -Engineering der G.E.O.S. konzentriert sich auf die gekoppelte geothermisch - mechanisch - geochemische Modellierung vor und nach der Testdurchführung der darauf basierenden Datensynthese sowie Mitarbeit bei der Einschätzung der Machbarkeit einer HDR-Dublette.

Teilvorhaben: Technische Koordination und Öffentlichkeitsarbeit

Das Projekt "Teilvorhaben: Technische Koordination und Öffentlichkeitsarbeit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Enex Geothermieprojekt Geretsried Nord GmbH & Co. KG durchgeführt. Bei dem Forschungsvorhaben 'ZoKrates' handelt es sich um ein Demonstrations- und Pilotvorhaben, um die technische Machbarkeit und Verbesserung des hydraulischen Anschlusses einer Bohrung an ein klüftiges Reservoir zur geothermischen Nutzung durch in situ Tests in einer Tiefbohrung aufzuzeigen. Dabei soll eine hydraulisch leitfähige Störung, die bereits durch eine Bohrung durchörtert wurde, als natürlicher Wärmetauscher genutzt werden, so dass die hydraulische Stimulation vermieden und das Risiko der induzierten Seismizität erheblich verringert wird. Das Ziel des Forschungsvorhabens am Standort Geretsried (Bayern) ist der Nachweis der hydraulischen Wirksamkeit von Stützmitteln, die bislang nicht in der Tiefengeothermie eingesetzt wurden. In Kombination mit zonierter Säuerung sollen diese Stützmittel in natürliche Kluftzonen tiefliegender Karbonaten eingetragen werden und zur Entwicklung eines petrothermalen Standortes in Deutschland dienen. In Bezug auf die Auswahl geeigneter Stützmittel ist insbesondere die Unbedenklichkeit des Einsatzes von Stützmitteln aus Umweltgesichtspunkten von besonderer Bedeutung. Das Verbundprojekt 'ZoKrates' setzt sich aus wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Partnern zusammen, unter denen auch der Feldeseigentümer ist. Die Partner sind Ruhr Universität Bochum, Leibniz Institut für Angewandte Geophysik, GTN, G.E.O.S. und ENEX. ENEX als Feldeseigentümer sieht hiermit die Chance, trotz der ungenügenden Schüttung am Standort noch ein geothermisches Projekt entwickeln zu können, das die naheliegende Stadt Geretsried mit Fernwärme versorgt. Bei erfolgreichem Ausgang des Förderprojekts könnte mit einer zweiten Tiefenbohrung das erweiterte Riss-System verbunden werden, wodurch eine dauerhafte Wärmegewinnung ermöglicht werden würde. Dieser Ansatz kann zudem auf weitere Projekte angewandt werden, die bisher aufgrund ungenügender Schüttung aufgegeben wurden.

Teilvorhaben: Materialtests von Stützmitteln, Geomechanik und operative Arbeiten

Das Projekt "Teilvorhaben: Materialtests von Stützmitteln, Geomechanik und operative Arbeiten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Fakultät für Geowissenschaften, Arbeitsgruppe Ingenieurgeologie und Felsmechanik durchgeführt. Bei dem Forschungsvorhaben 'ZoKrates' handelt es sich um ein Demonstrations- und Pilotvorhaben, um die technische Machbarkeit und Verbesserung des hydraulischen Anschlusses einer Bohrung an ein klüftiges Reservoir zur geothermischen Nutzung durch in situ Tests in einer Tiefbohrung aufzuzeigen. Dabei soll eine hydraulisch leitfähige Störung, die bereits durch eine Bohrung durchörtert wurde, als natürlicher Wärmetauscher genutzt werden, so dass die hydraulische Stimulation vermieden und das Risiko der induzierten Seismizität erheblich verringert wird. Das Ziel des Forschungsvorhabens am Standort Geretsried (Bayern) ist der Nachweis der hydraulischen Wirksamkeit von Stützmitteln, die bislang nicht in der Tiefengeothermie eingesetzt wurden. In Kombination mit zonierter Säuerung sollen diese Stützmittel in natürliche Kluftzonen tiefliegender Karbonaten eingetragen werden und zur Entwicklung eines petrothermalen Standortes in Deutschland dienen. In Bezug auf die Auswahl geeigneter Stützmittel ist insbesondere die Unbedenklichkeit des Einsatzes von Stützmitteln aus Umweltgesichtspunkten von besonderer Bedeutung. Das Verbundprojekt 'ZoKrates' setzt sich aus wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Partnern zusammen, unter denen auch der Feldeseigentümer ist. Die Partner sind Ruhr Universität Bochum, Leibniz Institut für Angewandte Geophysik, GTN, G.E.O.S. und ENEX. Im Teilvorhaben 'Materialtests von Stützmitteln, Geomechanik und operative Arbeiten' soll insbesondere (a) die Eignung der Stützmittel aus mechanischer Sicht vor Beginn der operativen Arbeiten am Demonstrationsprojekt darlegen, (b) das geomechanische Verhalten der Kluftzone und des Reservoirs untersuchen und (c) die operativen Arbeiten koordinieren. Somit liefert das Teilvorhaben ein Verständnis des (geo)mechanischen Stützmittel-, Riss- und Reservoirverhaltens und demonstriert durch die operativen Arbeiten die technische Umsetzbarkeit des Konzeptes.

Teilvorhaben: Test- und Stimulationsprogramm, THM Simulation, INSAR

Das Projekt "Teilvorhaben: Test- und Stimulationsprogramm, THM Simulation, INSAR" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GTN Geothermie Neubrandenburg GmbH durchgeführt. Bei dem Forschungsvorhaben 'ZoKrates' handelt es sich um ein Demonstrations- und Pilotvorhaben, um die technische Machbarkeit und Verbesserung des hydraulischen Anschlusses einer Bohrung an ein klüftiges Reservoir zur geothermischen Nutzung durch in situ Tests in einer Tiefbohrung aufzuzeigen. Dabei soll eine hydraulisch leitfähige Störung, die bereits durch eine Bohrung durchörtert wurde, als natürlicher Wärmetauscher genutzt werden, so dass die hydraulische Stimulation vermieden und das Risiko der induzierten Seismizität erheblich verringert wird. Das Ziel des Forschungsvorhabens am Standort Geretsried (Bayern) ist der Nachweis der hydraulischen Wirksamkeit von Stützmitteln, die bislang nicht in der Tiefengeothermie eingesetzt wurden. In Kombination mit zonierter Säuerung sollen diese Stützmittel in natürliche Kluftzonen tiefliegender Karbonaten eingetragen werden und zur Entwicklung eines petrothermalen Standortes in Deutschland dienen. In Bezug auf die Auswahl geeigneter Stützmittel ist insbesondere die Unbedenklichkeit des Einsatzes von Stützmitteln aus Umweltgesichtspunkten von besonderer Bedeutung. Das Verbundprojekt 'ZoKrates' setzt sich aus wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Partnern zusammen, unter denen auch der Feldeseigentümer ist. Die Partner sind Ruhr Universität Bochum, Leibniz Institut für Angewandte Geophysik, GTN, G.E.O.S. und ENEX. Im Rahmen des Teilvorhabens der Geothermie Neubrandenburg GmbH werden Untersuchungen in Vorbereitung zur Reservoirbehandlung (u. a. Laborversuche, Reservoirsimulationen, seismische Bewertungen) durchgeführt. Basierend auf den Ergebnissen der operativen Arbeiten zum Stützmitteleintrag wird anschließend das Konzept einer petrothermalen Dublette bewertet.

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