RUBADO
Geothermische Reservoir-Überwachung und seismische Abbildung mit Dunkelfasern im Oberrheingraben
In Anbetracht der aktuellen energiepolitischen Lage und der damit verbundenen Herausforderungen ist die Nutzung der Tiefengeothermie von großer Relevanz für eine erfolgreiche Energiewende. Gleichzeitig sind mit der Erschließung tiefer geothermischer Reservoirs seismische Risiken verbunden, die insbesondere in urban geprägten Regionen einer sorgfältigen Überwachung bedürfen. Bisher kommen hierfür überwiegend klassische seismische Messsysteme wie Drei-Komponenten-Seismometer zum Einsatz. Allerdings liefert jeder Sensor nur punktuelle Informationen, und die Installation eines Netzwerks, das oft auf ein einzelnes Geothermieprojekt zugeschnitten ist, erfordert einen gewissen Aufwand.
Die Idee: Dunkelfasern als Sensoren
Distributed Acoustic Sensing (DAS) ist eine Technologie, die bestehende Glasfaserkabel in dichte seismische Arrays verwandelt, indem sie diese in ein Netzwerk „virtueller“ Sensoren transformiert, die gleichmäßig entlang des Kabels verteilt sind. Die kontinuierliche Aufzeichnung seismischer Daten erfolgt durch jeden dieser Sensoren.
Das Projekt RUBADO untersucht sowohl das Potenzial als auch die Grenzen der Anwendung von DAS auf ungenutzte Glasfaserkabel (Dunkelfasern) aus bestehenden Telekommunikationsnetzen. Ziel ist es, die Eignung dieser Technologie für die seismische Überwachung und Abbildung geothermischer Reservoirs im Oberrheingraben systematisch zu evaluieren.
Das Besondere:
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Eine dichte seismische Abdeckung unter Nutzung bestehender Telekommunikationsinfrastrukturen ermöglicht großflächige seismische Beobachtungen ohne den Einsatz herkömmlicher Geräte.
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Die Nutzung der großen Reichweite von Telekommunikationsnetzen ermöglicht es, mehrere geothermische Standorte abzudecken und die Überwachungsanforderungen der Standorte innerhalb eines gemeinsamen, integrierten Systems abzustimmen.
Im Rahmen von RUBADO werden folgende Arbeitsschwerpunkte verfolgt:
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Großskalige DAS-Messungen im Oberrheingraben erfolgen simultan auf mehreren dunklen Fasern, wobei die Messungen geothermische Anlagen im Betrieb, in der Entwicklung oder in der Planung abdecken. Die Messungen dienen sowohl der seismischen Überwachung als auch der Charakterisierung des Untergrunds.
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Im Rahmen der Untersuchung wird die praktische Umsetzung des Konzepts näher betrachtet. Ein Schwerpunkt liegt hierbei auf der Entwicklung einer mobilen Hochfrequenzquelle, die dazu dient, Messpunkte entlang der optischen Fasern zu charakterisieren und DAS-Messungen durchzuführen.
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Es erfolgt die Anwendung von maschinellem Lernen, um eine effiziente Signalextraktion aus großen Datenmengen zu gewährleisten.
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Im Zuge des Validierungsprozesses werden die Daten und Ergebnisse sorgfältig mit kolokierten Geophonen und bereits bestehenden seismischen Netzwerken in der Region abgeglichen.
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Ein besonderes Highlight ist eine Messkampagne während der Bohrung eines tiefen (~1,4 km) Explorationsbohrlochs auf dem KIT-Campus Nord im Rahmen des DeepStor-Projekts. Das Geräusch des Bohrmeißels wird als kontinuierliche und sich bewegende seismische Quelle genutzt, um ein lokales Geschwindigkeitsmodell des Untergrunds zu erstellen.
Dadurch trägt das Projekt zur Standardisierung von Mess- und Analyseverfahren für die seismische Überwachung auf Basis von DAS bei. Die im Projekt entwickelten Workflows sind darauf ausgerichtet, künftig von Betreibern, Behörden und Forschungseinrichtungen genutzt zu werden und somit den Technologietransfer in die Anwendung unterstützen. RUBADO leistet damit einen Beitrag zur sicheren Integration der Tiefengeothermie in die Energieversorgung sowie zur Weiterentwicklung moderner Methoden der seismischen Beobachtung.
