Deutschland - Dienstleistungen im Bereich Seismik - Machbarkeitsstudie Tiefe Geothermie Münster - Los 5: Interpretation und Bewertungsmodell

1. Beschreibung Machbarkeitsstudie Tiefe Geothermie: Beginnend im Jahr 2019 haben die Stadtwerke Münster eine Grüne Erzeugungsstrategie für die Dekarbonisierung der leitungsgebundenen Wärme entwickelt und bevorzugte erneuerbare Erzeugungstechnologien hierfür herausgearbeitet. Eine dieser Erzeugungstechnologien ist die Tiefe Geothermie, da vorliegende Informationen, insbesondere durch die Ergebnisse der 2D-Seismik des Landes NRW aus 2021, eine gewisse Höffigkeit und das Vorhandensein von mehreren Reservoiren zeigen. Die Stadtwerke Münster wurden in diesem Kontext ermutigt, den eingeschlagenen Weg weiter zu verfolgen. Über die gute Vernetzung in die Branche und die relative Größe des Unternehmens kann das Vorhaben Vorbildcharakter für weitere Versorgungsunternehmen in NRW entwickeln. Die Nutzung von Erdwärme aus der Tiefe, kurz Tiefe Geothermie, stellt eine fortschrittliche Möglichkeit dar, CO2-freie Wärme für die Versorgung von Kunden zu gewinnen. Ziel der Stadtwerke Münster ist es das „Greenfield“ Tiefe Geothermie im Münsterland erfolgreich zu erschließen. Münster verfügt über drei potenzielle Reservoire für die Nutzung von Tiefer Geothermie: die Oberkreide in etwa 1.000 m Tiefe und zwei paläozoische Reservoire in Tiefen von mehr als 4.500 m. Zur weiteren Abschätzung des Potenzials soll eine Machbarkeitsstudie durchgeführt werden. Hierzu ist ein Förderantrag über progress.NRW - Innovation gestellt worden. Ziel der Machbarkeitsstudie ist die weitere Exploration der Tiefen Geothermie und Herbeiführung einer Entscheidung, ob und an welchem Standort eine erste Explorationsbohrung abgeteuft werden kann. Die genannten Reservoire werden auf Basis einer erweiterten Datenaufnahme und Auswertung im Rahmen einer durchzuführenden 3D-Seismik hinsichtlich des vorhandenen Potenzials exploriert. Diese aufgenommenen Daten fließen in die Entwicklung eines Bewertungsmodell zur Ermittlung von geothermischen Vorzugsstandorten ein. Dieser Modellansatz soll auf andere Standorte in NRW übertragen werden können. Darüber hinaus soll aus den gemachten Erfahrungen heraus ein „Best Practice“-Leitfaden erstellt werden, welcher die weitere Entwicklung der Tiefen Geothermie in NRW anstoßen und unterstützen soll. 2. Beschreibung Los 5: Interpretation und Bewertungsmodell: In dem zu vergebenden Arbeitspaket soll ein modellbasiertes, analytisches Verfahren zur Ermittlung von Wärmepotenzialen entwickelt werden. Das Modell soll auf der vorhandenen geowissenschaftlichen Datenbasis zeigen, ob die Tiefengeothermie in Münster entwickelt werden kann, und Vorzugsstandorte in einer geothermischen Potenzialkarte in Münster entwickeln. Ziel dieses Bewertungsmodells ist daher die Identifikation von geologischen Vorzugsstandorten zur geothermischen Energieförderung auf Basis von Datenerhebung und -analyse, stochastischer Modellbildung und Simulationen mit finaler Ableitung von Potenzialkarten der betrachteten Region. Durch die Quantifizierung von Unsicherheiten ermöglicht das Bewertungsmodell ebenfalls eine Einschätzung des geologischen, technischen und wirtschaftlichen Erfolgs verschiedener oberirdischer Standorte in Münster. Das Verfahren soll im späteren Sinne auf andere für die Tiefengeothermie geeignete Regionen in Nordrhein-Westfalen übertragbar sein. Es soll allgemein dazu beitragen, Standorte für geothermische Projekte schneller zu identifizieren und die systematische Auswahl risikoarmer Projekte zu unterstützen. Somit kann das Modell einen erheblichen Beitrag zur flächendeckenden Entwicklung der Tiefengeothermie in NRW leisten. In dem zu vergebenden Arbeitspaket soll ein modellbasiertes, analytisches Verfahren zur Ermittlung von Wärmepotenzialen entwickelt werden. Das Modell soll auf der vorhandenen geowissenschaftlichen Datenbasis zeigen, ob die Tiefengeothermie in Münster entwickelt werden kann, und Vorzugsstandorte in einer geothermischen Potenzialkarte in Münster entwickeln. Ziel dieses Bewertungsmodells ist daher die Identifikation von geologischen Vorzugsstandorten zur geothermischen Energieförderung auf Basis von Datenerhebung und -analyse, stochastischer Modellbildung und Simulationen mit finaler Ableitung von Potenzialkarten der betrachteten Region. Durch die Quantifizierung von Unsicherheiten ermöglicht das Bewertungsmodell ebenfalls eine Einschätzung des geologischen, technischen und wirtschaftlichen Erfolgs verschiedener oberirdischer Standorte in Münster. Das Verfahren soll im späteren Sinne auf andere für die Tiefengeothermie geeignete Regionen in Nordrhein-Westfalen übertragbar sein. Es soll allgemein dazu beitragen, Standorte für geothermische Projekte schneller zu identifizieren und die systematische Auswahl risikoarmer Projekte zu unterstützen. Somit kann das Modell einen erheblichen Beitrag zur flächen-deckenden Entwicklung der Tiefengeothermie in NRW leisten. Inhalt der verschiedenen Arbeitspakete sind insbesondere: 2.1 Zusammentragen der vorhandenen geowissenschaftlichen Daten im Bereich Münster • Aufbereitung der existierenden 2D-seismischen Daten im Bereich des Münsterlands • Aufbereitung der Ergebnisse der vorhandenen tiefen Bohrungen im Bereich des Münsterlandes • Aufbereitung und Sammlung weiterer geowissenschaftlich relevanter Daten 2.2 Begleitung des Processings und Interpretation 3D-seismischer Daten • Beratung während des Prozesses zur Aufbereitung der 3D-seismischen Daten • Unabhängige Interpretation der extern aufbereiteten seismischen Daten hinsichtlich geothermischer Reservoire unter Einbindung der vorhandenen geowissenschaftlichen Daten inkl. Well-Tie zu vorhandenen Bohrungsdaten • Weitergehende Analyse von Angle-Stacks • Weitergehende Analyse seismischer Attribute (z.B. AVO/AVA-Analysen) • Abgleich der Interpretation mit einem ersten durch den Seismikdienstleister aufbereiteten Modell. Dieser Abgleich soll im Rahmen eines Workshops geschehen. 2.3 Analyse, Geostatistik, Unsicherheiten, Risiken für das Projektgebiet in Münster • Ableitung der Reservoir-Parameter aus und Homogenisierung von geowissenschaftlichen Daten • Analysemethoden zu räumlichen Veränderungen analysierter Parameter mit geostatistischen Ansätzen auf alle ermittelten Reservoire für geothermische Nutzung • Quantifizierung von geologischen Unsicherheiten zur Verbesserung der Datenlage und Bewertung von Entwicklungsrisiken für Projekte • Erstellung eines Wirtschaftlichkeitsmodells zur Bewertung der thermischen Entzugsleistung und der Wirtschaftlichkeit verschiedener Vorzugsstandorte • Ermittlung der Risiken und Unterschiede der Ergebnisse bei einzelnen fehlenden geowissenschaftlichen Datensätzen • Ableitung von möglichen technischen, geologischen und wirtschaftlichen Risiken für Bohrungen 2.4 Umsetzbarkeit Tiefe Geothermie in Münster • Erstellung analytischer Modelle zur Ermittlung der thermischen Entzugsleistung für alle relevanten Reservoire im gesamten Projektgebiet Münster • Erstellung grundlegender nummerischer Modelle auf Grundlage der vorhandenen geowissenschaftlichen Daten • Überführung der Ergebnisse in Flächenpotenzialkarten und Abgleich mit der Obertagesituation (z.B. Netzstrukturen, Bedarfe) zur Erstellung eines ersten Portfolios und Vorselektion von Bohrstandorten: o Im Rahmen der Prüfung tiefengeothermischer Machbarkeit werden nach Abschluss der geowissenschaftlichen Arbeiten Entwicklungsmodelle für unterschiedliche Projekte definiert und hierfür die anlagen- und netztechnische Anbindung mit einbezogen; o Bohrtechnische Fragestellungen (z.B. Bohrplätze, Bohrungsaufbau, Komplettierung) werden ebenso behandelt, wie die Auswahl der geeigneten Pumpentechnik (Technik, Einbautiefen, Raten). Für notwendige Gewerke der Erschließung werden voraussichtliche Kosten ermittelt, um Gestehungskosten als bestimmenden Indikator eines Portfolios zu vergleichen. Geologisch-technische Restrisiken, die in Modellen nicht erörtert werden konnten, werden zusammengefasst und als weitere Faktoren dem Portfolio zugewiesen. • Ermittlung der Risiken für und Bewertung von bereits vorausgewählten Bohrstandorten • Bewertung der nachhaltigen Nutzbarkeit für die Wärmeversorgung auf Grundlage der vorhandenen geowissenschaftlichen Daten • Empfehlung eines Standorts für eine erste Explorationsbohrung 2.5 Geothermische Systeme und Modell für Münster und Übertragung auf NRW • Definition geothermischer Reservoire auf Basis der zusammengestellten und interpretierten Daten und Modelle in Münster • Übertragung der analytischen Modelle auf andere Gebiete in Nordrhein-Westfalen • Übertragung der ausgewiesenen geologischen Vorzugsbereiche auf andere Gebiete in Nordrhein-Westfalen und Erstellung landesweiter Karten für Vorzugsbereiche 2.6 Berichtswesen • Zusammenfassung der Projektschritte in einem fortlaufenden Bericht • Veröffentlichung und Vorstellung in wissenschaftlichen Beiträgen