Induzierte Seismizität

Bönnemann, C., Gestermann, N., Plenefisch, T. & Wegler, U.: Das seismische Ereignis vom August 2009 an der geothermischen Anlage in Landau

Am 15. August 2009 um 14.10 Uhr MESZ ereignete sich im Umfeld des Geothermiekraftwerks Landau ein Erdbeben mit einer Lokal-Magnitude ML von 2.7. Die Landesregierung von Rheinland-Pfalz berief eine Expertenkommission ein und betraute die BGR mit ihrer Leitung. Die Expertengruppe „Seismisches Risiko bei hydrothermaler Geothermie“ stellte ihren Bericht am 8. November 2010 in Landau der Öffentlichkeit vor. Sie kam zu dem Ergebnis, dass ein kausaler Zusammenhang zwischen der Seismizität und der geothermischen Energiegewinnung in Landau sehr wahrscheinlich ist. Weiterhin wurde eine Reihe von Empfehlungen für den Betrieb der Anlage gegeben, die auch auf Standorte mit ähnlichen tektonischen Gegebenheiten übertragbar sind:

• Beobachtung der Mikroseismizität mit Hilfe eines geeigneten Netzes von Seismometern. Im Fall von spürbarer Seismizität kann dann festgestellt werden, ob ein Zusammenhang mit dem Betrieb der Anlage gegeben ist.
• Durchführung einer seismischen Gefährdungsanalyse, bei zukünftigen Projekten auch vor der Erschließung der Anlage und begleitend zum Betrieb.
• Erstellung eines Reaktionsschemas, durch das bereits im Voraus die Vorgehensweise bei unerwünscht hoher Seismizität festgelegt wird.
• Aufbau eines Messnetzes zur Bestimmung der Bodenschwinggeschwindigkeit nach DIN 4150. Dieses Messnetz dient im Schadensfall der Beweissicherung und soll eine schnelle Regulierung garantieren.
• Enge Zusammenarbeit zwischen Industrie und Forschung, um die noch offenen Fragen zur fluidinduzierten Seismizität bei tiefer Geothermie in Deutschland wissenschaftlich fundiert zu klären.
  

Wegler, U.¹, Bischoff, M.¹, Bönnemann,C.¹, Dinske, C.², Groos, J.³, Hou, M.Z.⁴, Konietzky, H.⁵, Keyser, M.¹, Kopera, J.¹ , Kracke, T.⁴, Langenbruch, C.², Megies, T.⁶, Mittag, R.⁵, Ritter, J.³, Spies, T.¹, Schlittenhardt, J.¹, Schütz, H.⁵, Shapiro, S.², Vasterling, M.¹, Wassermann, J.⁶: [1] BGR, Hannover, [2] FU Berlin, [3] KIT, Karlsruhe, [4] TU Clausthal, [5] TU Bergakademie Freiberg, [6] LMU, München: Das Forschungsvorhaben MAGS - Mikroseismische Aktivität geothermischer Systeme

Im Rahmen des BMU-geförderten und von der BGR koordinierten Verbundprojekts MAGS wird die Seismizität an sieben deutschen Standorten der tiefen Geothermie mit lokalen Seismometernetzen beobachtet. In Landau und Insheim (Oberrheingraben) sowie in Unterhaching (Molasse) konnte Mikroseismizität beobachtet werden, wohingegen in Hannover (Norddeutsches Becken) während einer massiven hydraulischen Stimulation keine Seismizität nachweisbar war. Neben der genauen Messung und Charakterisierung der Seismizität stellt die Modellierung fluidinduzierter Seismizität den zweiten Schwerpunkt des MAGS-Projekts dar. Einerseits entwickeln wir Methoden zur seismischen Gefährdungsabschätzung weiter, andererseits soll auch das Prozessverständnis verbessert werden. Ziel des gemeinsam mit fünf Universitätsinstituten durchgeführten Verbundprojekts ist, Strategien zur Vermeidung spürbarer Seismizität bei hydraulischen Stimulationen und im Zirkulationsbetrieb geothermischer Kraftwerke zu entwickeln.

Bischoff, M., Wegler, U. & Bönnemann, C.: Echtzeitauswertung induzierter Erdbeben bei hydraulischen Stimulationen geothermischer Reservoire

Detektion des Perforationsschusses an der GeneSys-Bohrung im Juni 2010 durch die nächstgelegene Bohrlochstation P180.

Während hydraulischer Stimulationen ist eine Echtzeitauswertung der Seismizität erforderlich, um die aktuelle seismische Gefährdung zu quantifizieren, zu bewerten und mit geeigneten Maßnahmen (z.B. durch Änderung der Stimulationsparameter) zu begrenzen. Entsprechend wurden die Arbeiten an der GeneSys-Bohrung seit 2009 durch ein Netz aus sieben Bohrlochseismometern in 100 bis 200 m Tiefe sowie sechs Oberflächenstationen kontinuierlich und in Echtzeit überwacht. Während der hydraulischen Stimulation im Mai 2011 wurde das Netzwerk durch acht weitere temporäre Stationen zu Forschungszwecken im Rahmen des MAGS-Projekts ergänzt. Die Echtzeitauswertung während der Risserzeugung wurde durch einen Seismologen sichergestellt, der rund um die Uhr anwesend war. Während der gesamten Zeit konnte kein seismisches Ereignis beobachtet werden, das durch die Arbeiten an der Geothermiebohrung induziert wurde. Die maximale Magnitude von möglicherweise unbemerkt aufgetretenen seismischen Ereignissen, die durch die Detektionsschwelle des Stationsnetzes gegeben ist, wird durch die Modellierung von synthetischen Seismogrammen abgeschätzt. Hieraus folgt, dass Ereignisse größer als Magnitude 0 nicht aufgetreten sind. Die Risserzeugung an der GeneSys-Bohrung ist damit ein Beispiel für eine erfolgreiche hydraulische Stimulation eines geothermischen Reservoirs in Norddeutschland ohne spürbare Seismizität.

Gestermann, N. & Plenefisch, T.: Seismische Ereignisse im Umfeld der Erdgasfelder in Norddeutschland

Lage der Epizentren der seismischen Ereignisse in Norddeutschland zusammen mit den bekannten Erdgasfeldern (nach Angaben des LBEG).

In der Umgebung von Verden/Aller (Niedersachsen) und Rotenburg wurden in den letzten Jahren mehrere seismische Ereignisse registriert, die eine Maximalmagnitude von ML = 2,9 erreichten. Die Ereignisse wurden trotz der geringen Magnitude von zahlreichen Bewohnern der umliegenden Ortschaften verspürt. Die Frage nach der Ursache der Ereignisse ist bisher nicht eindeutig geklärt.
Die Epizentren der Ereignisse liegen in einer eher als aseismisch anzusehenden Region in Norddeutschland. Die Ereignisse stellen damit trotz ihrer relativ geringen Magnituden eine Besonderheit dar. Auf Grund der räumlichen Nähe der seismischen Ereignisse zu den Gasfeldern, ist ein Zusammenhang mit der dortigen Gasförderung nicht auszuschließen. Vorgestellt werden die Ergebnisse zur Bestimmung der Herdparameter mittels instrumentell und makroseismisch erfasster Daten.