Geophysikalisches Monitoring eines Aquifer Wärmespeichers
Betreuer: Emmanuel Gaucher
Ansprechpartner: Clara Eugenia Fraile Mujica
Der Energiemix ist ein sehr wichtiges Thema in der heutigen Gesellschaft. Das Heizen und Kühlen von Gebäuden beansprucht einen großen Teil der verfügbaren Energie. Daher sind verlässliche Energiequellen der Schlüssel für den Übergang von fossilen zu erneuerbaren Energien. Unterirdische Wärmespeicher können eine nachhaltige Option sein, um den Bedarf an konventionellen Energiequellen zu senken und gleichzeitig den Heizbedarf zu decken. Insbesondere die Hochtemperatur-Aquifer-Wärmespeicherung (HT-ATES) gewinnt an Aufmerksamkeit, da sie es ermöglicht, die im Sommer verfügbare überschüssige Wärme zu speichern, damit sie in den Wintermonaten bei erhöhtem Wärmebedarf genutzt werden kann. Bei HT-ATES-Systemen wird in den heißen Monaten (Sommer) warmes Wasser in ein Reservoir eingeleitet. In der kalten Jahreszeit wird das gespeicherte warme Wasser für Heizzwecke gewonnen und kaltes Wasser in den Speicher eingespeist. Die Überwachung von Reservoireigenschaften und deren Veränderung ist der Schlüssel zu sicherem und effizientem Betrieb. Bevor ein Überwachungsnetz entworfen werden kann, müssen die Prozesse des Systems und seine erwarteten Reaktionen verstanden werden. Bei Wärmespeichersystemen führen die Wärme- und Druckschwankungen zu Veränderungen der geomechanischen Eigenschaften des Gesteins. Diese Parameteränderungen sollten sich in den seismischen Geschwindigkeiten der Lagerstättenschichten widerspiegeln, da sie von den mechanischen Werkstoffkenngrößen, dem Flüssigkeitsgehalt und der Porosität der Gesteine abhängen. Ziel dieser Doktorarbeit ist es, die Möglichkeiten aktiver seismischer Untersuchungen zur Überwachung von HT-ATES-Systemen zu untersuchen, wobei der Schwerpunkt auf der Durchführbarkeit im Oberrheingraben (URG) liegt.
Die Arbeit ist in 2 Abschnitte unterteilt:
1. die Entwicklung einer numerischen HT-ATES-Lagerstättenmodellierung zur Quantifizierung der erwarteten Veränderungen.
2. eine vollständige Wellenmodellsimulation und Inversion zur Abbildung der Lagerstättenveränderungen und zum Vorschlag einer geeigneten seismischen Untersuchung.
