Kartierung unterirdischer Felsformationen in Eclépens: Was wir bisher gelernt haben

Was ist tiefe Geothermie?

Tiefe Geothermie nutzt Wärme, die auf natürliche Weise in Felsformationen gespeichert ist, die Tausende von Metern unter der Erde liegen. Im Gegensatz zu oberflächennahen geothermischen Systemen, die Gebäude heizen und kühlen, können tiefe Geothermieprojekte Elektrizität erzeugen, indem extrem heiße unterirdische Reservoirs genutzt werden.

Fortschrittliche unterirdische Bildgebung

Die gesammelten seismischen Daten wurden einer ausgeklügelten Verarbeitung mit zwei Techniken unterzogen:

• Konventionelles PreSDM (Prestack Depth Migration): Eine Standardmethode zur Erstellung von Untergrundbildern, die in einem früheren Artikel erklärt wurde
• ES360-Migration auf Winkelbasis: Eine fortschrittliche Technik, die detailliertere Ansichten der Gesteinseigenschaften in den Tiefen liefert, in denen normalerweise geothermische Reservoirs existieren.

Die Phase der seismischen Interpretation ist jetzt abgeschlossen. Im Rahmen einer speziellen Studie namens AVAZ/VVAZ (Amplitude Versus Azimuth/Velocity Versus Azimuth) analysierten die Teams von Ad Terra Consultancy und Swiss Geo Energy, wie sich seismische Wellen je nach Richtung und Geschwindigkeit unterschiedlich verhalten. Diese Analyse ergab entscheidende elastische Eigenschaften des unterirdischen Gesteins, darunter:

• P-Impedanz: Wie widerstandsfähig Felsen gegen seismische Wellen sind. Produkt aus seismischer Geschwindigkeit und Dichte.
• Vp/Vs-Verhältnis: Die Beziehung zwischen verschiedenen Arten seismischer Wellengeschwindigkeiten.

Auffinden von Brüchen und Störungszonen

Um Bereiche zu lokalisieren, in denen Gesteine gerissen oder gebrochen sind — was für die geothermische Flüssigkeitszirkulation unerlässlich ist — analysierte das Team mehrere seismische Eigenschaften:

• Ähnlichkeit: Wie konsistent die Gesteinsschichten in verschiedenen Gebieten aussehen
• Geringere Fehlerwahrscheinlichkeit: Die Wahrscheinlichkeit, geologische Störungen (Risse in Felsformationen) zu finden
• Bruchdichte: Wie viele Risse gibt es in einem bestimmten Gesteinsvolumen
• Spektrale Zersetzung: Aufschlüsselung seismischer Signale in verschiedene Frequenzkomponenten, um verborgene geologische Merkmale aufzudecken.

Diese Analysen halfen, vorläufige Bohrziele zu identifizieren, d.h. spezifische Standorte, an denen geothermische Bohrungen am erfolgreichsten sein könnten.

Ein umfassender Ansatz

Diese seismische Arbeit ist nur ein Teil eines größeren Puzzles. Die Ergebnisse der unterirdischen Bildgebung werden kombiniert und zwischen verschiedenen Disziplinen abgeglichen:

• Geophysikalische Studien — Seismische Interpretation und Kartierung, Attributextraktion. Von besonderem Interesse ist die Kartierung tiefengeothermischer Ziele (Muschelkalk) unter den riesigen Salzkissen in Keuper (Obertrias).
• Petrophysikalische Studien — Analyse von Gesteinseigenschaften wie Porosität und Permeabilität. So zeigt beispielsweise die Analyse von Muschelkalk eine geringe Matrixporosität; die geologischen Ziele sollen sich auf die Auffindung des zerbrochenen Reservoirs in Störungszonen konzentrieren. Eine andere Studie zeigte, dass der entscheidende Faktor für das Aufbrechen der Schiefer-/Mergelgehalt ist.
• Geomechanische Studien — Untersuchung des Verhaltens von Gesteinen unter Stress und Druck, Analyse der Kinematik zur Erhöhung der Wahrscheinlichkeit, dass Gesteine auf eine leitende Bruchzone treffen, im Verhältnis zum regionalen/lokalen Spannungsverhältnis.
• Hydrogeologische Studien — Kartierung unterirdischer Wasserflussmuster und Analyse der Möglichkeiten, wie ein gebrochenes Reservoir wieder aufgefüllt werden kann.
• Geologische Modellierung — Erstellung detaillierter 3D-Modelle des Untergrunds. Das Eclepens-Modell beinhaltet verschiedene Daten aus anderen Disziplinen, darunter Verwerfungsnetzwerke, seismolithologische Grenzen und Reservoireigenschaften.

Zusammen bilden diese Untersuchungen eine der umfassendsten unterirdischen Bewertungen der geothermischen Entwicklung in der Schweiz.

Sicherheit geht vor

Bevor mit dem Bohren begonnen werden kann, stehen noch mehrere wichtige Aufgaben an. Durch seismotektonische Analysen werden die Erdbebenrisiken bewertet, und durch die Bewertung des Kohlenwasserstoffrisikos wird sichergestellt, dass das Projekt nicht versehentlich auf Erdöl- oder Gasvorkommen stößt. Darüber hinaus müssen Umweltverträglichkeitsstudien durchgeführt werden, um die potenziellen Auswirkungen auf die lokalen Ökosysteme, das Grundwasser und die umliegenden Gemeinden zu bewerten. Diese Sicherheits- und Umweltmaßnahmen zielen darauf ab, Zwischenfälle zu verhindern, die sich auf frühere Schweizer Geothermieprojekte ausgewirkt haben und die nun von den eidgenössischen und kantonalen Behörden genau überwacht werden.

Ein Blick in die Zukunft

Das Forschungsteam wird seine Ergebnisse auf drei bevorstehenden Konferenzen vorstellen:

• SASEG-Jahrestagung (14.-16. Juni 2025, Basel)
  „GeoCogen Eclépens: Erkundung von Zielen im Lichte seismischer 3D-Ergebnisse“ (akzeptiert) - https://www.saseg.ch/agenda (Takeaways werden in Kürze auf dem LinkedIn-Kanal von Ad Terra vorgestellt)
• Europäischer Geothermiekongress 2025 (6.-10. Oktober 2025, Zürich)
  „Erschließung des geothermischen Potenzials durch 3D-Seismik“ (eingereicht) - https://europeangeothermalcongress.eu/
• Zweiter EAGE-Workshop zur Datenverarbeitung (6.-8. Oktober 2025, Barcelona)
  „Verbesserte Bildgebung mit winkelabhängigen strahlenbasierten Algorithmen für die 3D-Prestack-Tiefenmigration“ (eingereicht) - https://eage.eventsair.com/second-eage-data-processing-workshop/

Wir danken auch dem Bundesamt für Energie (OFEN) für die finanzielle Unterstützung in der Prospektionsphase.

Der Weg zur nachhaltigen Geothermie in Eclépens geht weiter, und jede Analyse bringt uns dem Verständnis dessen, was sich unter der Oberfläche befindet, näher.