Die Datenbewertung bildet bei tiefengeothermischen Projekten die Grundlage für die Entscheidung für oder gegen Erkundungsbohrungen. Das heute wichtigste Verfahren ist die 3D-Reflexionsseismik: Vibrotrucks senden kontrollierte Schallwellen in den Boden, welche an geologischen Schichtgrenzen reflektiert werden. Tausende Sensoren, sogenannte Geophone, zeichnen diese Signale an der Oberfläche auf.
Damit wird dann ein 3D-Bild des Untergrunds erstellt, aus dem sich wichtige Erkenntnisse für die weitere Planung und wirtschaftliche Bewertung des Projekts ableiten lassen. Bodo Lehmann von der Essener DMT Group erklärt, was bei der Datenauswertung genau passiert und warum sie so wichtig für das Gesamtprojekt ist.
Herr Lehmann, im Dezember und Januar fuhren rund um Kaiserslautern Ihre Vibrotrucks im Rahmen des Projektes "Pfälzer Wärme". Die seismischen Erkundungen sind nun abgeschlossen, die Datenauswertung läuft. Welches "Rohmaterial" haben Sie da zu Beginn vor sich liegen?
Bido Lehmann: Eine sehr große Menge an Messdaten. Man kann sich das wie Millionen einzelner Echos vorstellen. Eine riesige Datenbank aus vielen einzelnen Messkurven - von einem geologischen Bild ist da noch nichts zu erkennen.
Was machen Sie damit?
Zunächst bereinigen wir die Rohdaten, denn sie enthalten nicht nur Informationen aus dem Untergrund, sondern auch fehlerhafte Daten - durch Verkehr, Wind oder technische Anlagen. Anschließend folgt die Datenkorrektur. Ein besonders wichtiges Verfahren dafür ist die Pre-Stack Depth Migration, kurz PSDM. Vereinfacht gesagt, übersetzt dieses Tool die Rohdaten in ein geologisch korrektes Bild des Untergrunds. Seismische Wellen breiten sich ja je nach Gesteinsart unterschiedlich schnell aus.
Die PSDM berücksichtigt diese Geschwindigkeitsverteilung, damit die gemessenen Signale ihrer tatsächlichen Tiefenlage im Untergrund korrekt zugeordnet werden können. Solche modernen Verfahren sind heute unverzichtbar, gerade in strukturgeologisch komplexen Regionen. Sie liefern deutlich bessere Tiefenbilder und eine höhere Auflösung als klassische Tools.
Was kommt nach der Datenkorrektur?
Der letzte Schritt. Wir nutzen leistungsfähige Software, um aus Milliarden Datenpunkten ein 3D-Modell des Untergrunds zu erzeugen. Es lässt sich mit einer medizinischen Computertomographie vergleichen und kann virtuell in jede Richtung aufgeschnitten und untersucht werden.
Was zeigt Ihnen das Modell?
Zum Beispiel, wo sich eine tief liegende Sandsteinformation mit ausreichender Mächtigkeit und günstigen Eigenschaften für die Förderung von Thermalwasser befindet. Oder wir erkennen eine Störungszone, die als Fließweg für heißes Wasser dienen, aber auch technische Risiken bergen könnte. Das Schwierige ist, die Daten richtig zu interpretieren. Denn wir haben ja zunächst nur Reflexionen und Kontraste und müssen daraus alles ableiten: welche Gesteinseinheiten vorliegen, wo Störungen verlaufen und welche geologischen Prozesse diese Strukturen gebildet haben. Interpretation bedeutet im Prinzip, eine geologische Bedeutung in die Daten zu bringen. Dafür braucht es geologisches und geophysikalisches Fachwissen, Projekterfahrung und ein Verständnis der technischen Projektziele.
Wird die Interpretation schwieriger, je tiefer es hinabgeht?
In der Regel ja. Die Signale werden schwächer, die Auflösung nimmt ab. Zudem steigen mit zunehmender Tiefe oft die geologischen Komplexitäten. Der Unterschied zwischen 2.000 und 3.000 Metern Tiefe mag zunächst gering erscheinen. Damit einhergehen jedoch deutlich längere Signalwege und eine komplexere Geschwindigkeitsverteilung der Gesteine. KI-basierte Methoden, die Muster in großen Datenmengen erkennen, unterstützen uns bei der Interpretationsarbeit.
Ein möglichst gutes Verständnis des Untergrunds ist die wichtigste Voraussetzung für den Erfolg
Kommen wir vom technischen Detail zur Wirtschaftlichkeit. Wie wichtig ist die Datenauswertung für das Gesamtprojekt?
Ein möglichst gutes Verständnis des Untergrunds ist die wichtigste Voraussetzung für den Erfolg. Jede Million, die in eine Bohrung investiert wird, basiert letztlich auf den Erkenntnissen aus Erkundung, Datenauswertung und Interpretation. Vereinfacht: Die günstigste Bohrung ist nicht die billigste Bohrung, sondern diejenige, die auf Grundlage der bestmöglichen Informationen an der richtigen Stelle niedergebracht wird.
Was bedeutet das für Stadtwerke?
Wer bei der Erkundung spart, erhöht unter Umständen das Risiko deutlich höherer Kosten während der Bohrung. Stadtwerke sollten die Erkundungsphase nicht als Kostenfaktor, sondern als Risikomanagement betrachten. Die teuersten Fehler entstehen meist nicht durch eine aufwändige Untersuchung, sondern durch unzureichende Informationen vor einer Investitionsentscheidung. Daher mein Ratschlag: Investiert in hochwertige Daten! Alt-Daten reichen für eine Bohrentscheidung nicht aus, auch wenn diese Annahme immer noch verbreitet ist. Tatsächlich erfüllen viele historische Datensätze die heutigen Anforderungen nicht mehr, da es da nicht um Tiefengeothermie ging, sondern um Erdöl- oder Erdgasfelder. Daher ist es klug, frühzeitig zu prüfen, ob 3D-Seismik erforderlich ist.
Wie viel kostet das?
Rund 20 bis 30.000 Euro pro Quadratkilometer. Die Investition erscheint zunächst hoch - ist jedoch, wenn man die Kosten der Tiefbohrung betrachtet, meist sehr gut angelegtes Geld. Einfaches Beispiel: Wenn eine Bohrung 20 bis 30 Millionen Euro kostet, kann eine bessere Erkundung bereits dann wirtschaftlich sein, wenn sie die Erfolgswahrscheinlichkeit nur um wenige Prozentpunkte verbessert.
Ein technisch erfolgreiches Reservoir allein macht noch kein erfolgreiches Geothermieprojekt.
Zu welchem Umgang mit dem Thema Unsicherheiten raten Sie?
Entscheidend ist, sie frühzeitig zu erkennen und systematisch zu bewerten. Hier kommen Probability-of-Success-Analysen ins Spiel. Sämtliche verfügbaren Informationen - Reservoireigenschaften, Temperaturen, Durchlässigkeiten und andere Einflussgrößen - werden zusammengeführt, statistisch bewertet und in Wahrscheinlichkeiten übersetzt. Im Ergebnis sieht man, wie wahrscheinlich es ist, dass ein Reservoir tatsächlich die erwarteten Eigenschaften besitzt. Und da sind wir wieder bei der Datenauswertung: Je präziser sie ist, desto belastbarer wird das Ergebnis der Probability-of-Success-Analyse. Sie liefert eine deutlich bessere Entscheidungsgrundlage - für Stadtwerke, aber auch Investoren, Fördermittelgeber und Banken. Denn die geologischen Risiken sind transparenter und lassen sich wirtschaftlich besser bewerten.
Sie haben schon viele Projekte begleitet. Welche Fehler machen Energieversorger häufig?
Manchmal versuchen sie die Erfahrungen von erfolgreichen Nachbarprojekten direkt auf den eigenen Standort zu übertragen. Im Untergrund können sich aber die Bedingungen bereits über wenige Kilometer erheblich verändern. Ein zweiter Fehler ist es, nur auf die Geologie zu achten. Stadtwerke sollten Geologie und Wärmemarkt von Anfang an gemeinsam denken. Wir sehen immer wieder Projekte, bei denen der Untergrund hervorragend untersucht wurde, die Vermarktung der Wärme aber zu spät beginnt.
Ein technisch erfolgreiches Reservoir allein macht noch kein erfolgreiches Geothermieprojekt. Stadtwerke sollten deswegen bereits in der Planungsphase die gesamte Wertschöpfungskette betrachten: Ist der Wärmebedarf langfristig gesichert? Gibt es ein bestehendes oder geplantes Wärmenetz? Wie hoch sind die Vorlauftemperaturen?
Wie kann Geothermie mit anderen erneuerbaren Wärmequellen kombiniert werden? Und schließlich, um auf das Anfangsthema zurückzukommen: Für Datenauswertung und Interpretation sollte genug Zeit eingeplant sein. Moderne Verfahren liefern zwar heute sehr detaillierte 3D-Modelle, deren Qualität hängt aber wesentlich davon ab, dass die Ergebnisse sorgfältig analysiert und geologisch eingeordnet werden. Sorgfalt geht vor Tempo.
