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Regionalskalige thermohydraulische Modellierung
Erste Abschätzungen geothermischer Potenziale - ein theoretischer Ansatz illustriert am Beispiel von Riehen
Basierend auf dem Ansatz von Tóth et al. (20207) zeigen wir, wie konzeptionelle, verallgemeinerte und vereinfachte thermohydraulische Modelle (THM) verwendet werden können, um den Grundwasserfluss und den Wärmetransport zu simulieren und die Identifizierung potenzieller Gebiete für die geplanten neuen mitteltiefen Geothermiebohrungen in der Gemeinde Riehen in der Nordwestschweiz zu unterstützen
Basierend auf geologischen Schnittinterpretationen und der Abschätzung des Einflusses geologischer Strukturen sowie der Sensitivität von hydraulischen und thermischen Parametern und Randbedingungen wurden regional skalierte 2D THM mit COMSOL© entwickelt. Vorläufige Modellierungsergebnisse zeigen, dass das thermische Regime in der Tiefe relativ genau modelliert werden kann und gemessene Temperaturdaten reproduziert (Abbildung). Darüber hinaus konnten die relevanten geologischen Einheiten und Parameter identifiziert werden, einschliesslich Verwerfungen (k-Wert und Aperturen) und Aquitarden (k-Wert, Wärmeleitfähigkeit), während die hydraulischen Parameter der Aquifere nicht sensitiv sind.
Der nächste Schritt wäre, die gewonnenen Erfahrungen zu nutzen und unser bestehendes hochauflösendes regionales geologisches 3D-Modell zu aktualisieren, es mit den aufgezeichneten seismischen 3D-Daten zu ergänzen und ein 3D-THM zu entwickeln. Die Informationen über das geothermische 3D-Potenzial und das Grundwasserströmungsregime würden es ermöglichen, die Lage der Förder- und Injektionsbohrungen für eine effiziente langfristige Nutzung zu optimieren und Fragen des Grundwasserschutzes bereits in der Erkundungsphase anzugehen.
Regionales 2D THM: a)/a1*) geologische Profile mit verschiedenen Störungssystemen, beidseitig erweitert, um Randeffekte zu vermeiden; b) simulierte Grundwasserströmung und thermisches Regime mit Darstellung der Hydraulik des normierten Darcy- Geschwindigkeitsvektorfeldes; c) Darcy-Geschwindigkeitsbetrag mit charakteristischen Stromlinien; d) simuliertes Temperaturfeld. Die Grafik zeigt die gemessenen und berechneten vertikalen Temperaturprofile aus der Tiefbohrung Otterbach 2 in Basel und der bestehenden Geothermiebohrung Riehen 1. *)Hauber L. (1993) Der südliche Rheingraben und seine geothermische Situation., Bull. Ver. Schweiz. Petr.-Geol. und -Ingen., Vol. 60- 137, p.53-69