Profil der Arbeitsgruppe

Forschungsschwerpunkt

Es ist gut belegt, dass seismische Ereignisse während der Erschließung und des Betriebs geothermischer Reservoirs induziert werden können. Mikroseismische Ereignisse stellen dabei eine einzigartige Beobachtungsgrundlage dar, um zentrale Eigenschaften von Reservoiren zu charakterisieren, darunter Kluftsysteme, Störungszonen und dynamische Prozesse. Gleichzeitig können seismische Ereignisse ein potenzielles Risiko darstellen, das die Wahrnehmung geothermischer Technologien beeinflusst. Ein umfassendes Verständnis der Zusammenhänge zwischen lokalem Spannungsfeld, den geomechanischen Eigenschaften von Klüften und Störungen sowie der daraus resultierenden Seismizität ist daher entscheidend für eine nachhaltige Nutzung der Geothermie.

Im Rahmen unserer Forschung entwickeln wir progressive Konzepte und Methoden zur seismischen Überwachung. Unser Ziel ist es, die Beobachtung und das Verständnis seismischer Prozesse im Zusammenhang mit geothermischen Aktivitäten und der Nutzung des Untergrunds zu verbessern. Parallel dazu beziehen wir gesellschaftliche Perspektiven in unsere Forschung ein, um die Bewertung und das Verständnis der weiterreichenden Auswirkungen induzierter Seismizität zu verbessern. Unsere Arbeit verbindet beobachtende Seismologie, innovative Sensortechnologien und Signalverarbeitung sowie interdisziplinäre Ansätze und positioniert sich an der Schnittstelle zwischen der Forschung zu induzierter Seismizität und Geomechanik sowie den gesellschaftlichen Aspekten der Geothermie.

Neue Sensortechnologien für das seismische Monitoring

Ein zentraler Forschungsbereich ist die Bewertung und der Vergleich innovativer sowie etablierter Instrumentierung für die seismische Überwachung. Dazu zählen:

• Plug-and-Play-Seismiksensoren mit niedrigschwelligem Zugang,
• faseroptische Messverfahren, insbesondere Distributed Acoustic Sensing (DAS), bei denen Glasfaserkabel als großskalige, verteilte Sensorsysteme genutzt werden.

Wir erforschen, inwiefern diese Ansätze konventionelle Überwachungsmethoden ergänzen oder verändern können, insbesondere in Bezug auf die räumliche Auflösung und die operative Skalierbarkeit. Zu den thematischen Schwerpunkten zählen:

• Partizipatives Monitoring für dichte Messnetze, das die Einbindung der Öffentlichkeit fördert und gesellschaftliche Perspektiven in die Geoenergieforschung einbezieht,
• Einsatz leicht zugänglicher seismischer Sensoren für Bildungs- und Öffentlichkeitsarbeit, wobei seismische Messungen in Schulprojekte und Unterrichtsformate integriert werden,
• Glasfaser-Infrastrukturen ermöglichen eine präzise räumliche Erfassung über Entfernungen von mehreren hundert Metern bis zu mehreren hundert Kilometern. Dies kann sowohl durch dedizierte Installationen als auch durch die Nutzung bestehender Telekommunikationsinfrastruktur erfolgen.

Aus methodischer Sicht liegt unser Schwerpunkt auf der Entwicklung und Anwendung fortschrittlicher Ansätze für:

• Datenerfassung, Instrumentencharakterisierung und Kalibrierung,
• Signalverarbeitung großer seismischer Arrays und dichter Messnetzwerke,
• datengetriebene und maschinelle Lernverfahren zur Detektion schwacher Signale in verrauschten Umgebungen,
• systematische Bewertung und Vergleich innovativer und herkömmlicher seismischer Messgeräte unter Berücksichtigung grundlegender Fragen zu ihrer Empfindlichkeit und Eignung für Überwachungsanwendungen.

Projekte und Aktivitäten

INSIDE – Induzierte Seismizität & Bodendeformation als Interferenzaspekte beim Betrieb von Geothermieanlagen in der süddeutschen Molasse

INSIDE untersucht induzierte Seismizität als Wechselwirkung verschiedener Prozesse im Zusammenhang mit dem Betrieb geothermischer Anlagen im süddeutschen Molassebecken. Im Fokus steht der Vergleich und die Bewertung verschiedener Überwachungstechnologien, darunter konventionelle seismische Messgeräte und faseroptische Sensorsysteme, die in speziell für die geophysikalische Überwachung konzipierten, kontrollierten Konfigurationen eingesetzt werden.

RUBADO – DAS auf Dark Fiber für Geoenergie-Anwendungen

Im Projekt RUBADO werden neue Ansätze zur seismischen Überwachung und Untergrundabbildung entwickelt, insbesondere durch den Einsatz von Distributed Acoustic Sensing (DAS) auf ungenutzten Glasfasern („Dark Fiber“). Diese bereits installierten Netze ermöglichen großskalige, hochauflösende Messungen über Distanzen von bis zu 100 km entlang des Oberrheingrabens. Ziel ist es, das Monitoring geothermischer Prozesse zu verbessern und die Leistungsfähigkeit von DAS im Vergleich zu konventionellen Systemen zu bewerten. Darüber hinaus wird die Nutzung bohrinduzierter Vibrationen als kontrollierte seismische Quellen im Rahmen der DeepStor-Infrastruktur untersucht.

Partizipatives seismisches Monitoring in GeoLaB und DeepStor

Im Zusammenhang mit großen Forschungsinfrastrukturen GeoLaB und DeepStor entwickeln wir fortschrittliche Ansätze zur seismischen Überwachung, die eine partizipative Überwachung einbeziehen. In diesem Rahmen stellen interessierte Anwohner Plug-and-Play-Seismometer zur Verfügung, die in bestehende Überwachungsnetzwerke integriert werden. So können die Teilnehmenden direkt an den Überwachungsaktivitäten mitwirken.

Forschungsinfrastrukturen dienen nicht nur als wissenschaftliche Plattformen, sondern fungieren auch als Orte des Austauschs zwischen Forschenden, Interessengruppen und der breiten Öffentlichkeit. Zu unseren Aktivitäten gehören Kommunikationsformate, die Information, Dialog und interaktive Lernansätze miteinander verbinden.

Schul- und Bildungsprojekte (IGS Wörth, Heisenberg-Gymnasium Bruchsal)

Im Rahmen von Schulprojekten organisieren wir forschungsorientierte Bildungsaktivitäten, um Wissen über Geowissenschaften und den weiteren Kontext von Geoenergiesystemen zu vermitteln. Wir integrieren echte seismische Daten und Messtechnologien in kurze Bildungsprogramme. Diese bieten Einblicke in wissenschaftliche Forschungspraktiken und fördern die Auseinandersetzung mit Themen rund um Seismologie, Geothermie und die Energiewende.