Hintergrund

Überkritische geothermische Systeme sind geothermische Systeme mit sehr hoher Temperatur (≥ 400°C) und Enthalpie, die sich in Tiefen nahe oder unterhalb der spröde-duktilen Übergangszone in der Erdkruste befinden. In der Nähe des kritischen Punktes (kritischer Punkt für reines Wasser: T = 374 °C; p = 22,1 MPa) ändern sich die physikalischen Eigenschaften des Wassers, wie Viskosität, Dichte aber auch dielektrische Permittivität, erheblich. Solche Systeme haben in den letzten Jahren als potenzielle geothermische Ressourcen Aufmerksamkeit erlangt, da aufgrund der sehr hohen Enthalpie ihrer Fluide eine viel höhere Energieausbeute erzielt werden könnte. Allerdings sind die Technologien zur wirtschaftlichen Erkundung und Nutzung dieser Art von Lagerstätten noch nicht entwickelt. Als Beitrag zur Schaffung der erforderlichen Technologien entwickelt die Arbeitsgruppe die experimentellen, methodischen und technischen Voraussetzungen für die systematische Untersuchung der physikalischen Gesteins- und Fluideigenschaften als Funktion von Druck, Temperatur und chemischer bzw. mineralogischer Zusammensetzung. Diese Untersuchungen werden an typischen Reservoirgesteinen und Formationsfluiden unter p-T-Bedingungen durchgeführt, die deutlich über dem kritischen Punkt für Wasser liegen. Ein weiterer Schwerpunkt der experimentellen Arbeiten liegt auf dem Nachweis und der Quantifizierung von Fluid-Mineral-Wechselwirkungen.

Wissenschaftliche Schlüsselfragen

• Welche physikalischen Eigenschaften eignen sich in welcher Kombination am besten zur Detektion und Abgrenzung überkritischer Reservoire? Bereitstellung der erforderlichen petrophysikalischen Referenzdaten zur Unterstützung der geophysikalischen Erkundung/ Monitoring
• Welche Gesteinsalterationsprozess sind mit welcher Dynamik unter überkritischen Bedingungen für typische Reservoirgesteine und Fluide zu erwarten? Welche Elemente werden mobilisiert?
• Wie wirken sich Änderungen der p-T-Bedingungen infolge Produktion auf Fluidtransport-eigenschaften in Hochtemperatursystemen aus?
• Welche Zeitskalen lassen sich für welche Prozesse ableiten?

Zugehörige Projekte

• IMAGE | Integrated Methods for Advanced Geothermal Exploration
• GEMex | Potenzialanalyse der Geothermienutzung in Mexiko
• REFLECT | Redefining geothermal fluid properties at extreme conditions to optimise future geothermal energy extraction
• Reinhart-Koselleck–Projekt der DFG: “Deciphering the duration of fluid-rock interaction in mid-crustal geological settings“