Induzierte Seismizität bei tiefer Geothermie - Ergebnisse des Forschungsvorhabens SEIGER: Seismisches Monitoring tiefer Geothermischer Anlagen und mögliche seismische Einwirkungen

Thomas Spies und Christine Thiel: Einführung

Die Außenanlagen des Geothermiekraftwerks in Rittershoffen im Oberrheingraben in Frankreich während einer Exkursion des Verbundprojekts im Juli 2022 Quelle: BGR

Bei Ausbau und Betrieb tiefer geothermischer Anlagen kann es zu induzierter, also von industriellen Aktivitäten im Untergrund verursachter Seismizität kommen. Um die Spürbarkeit und das Risiko aufgrund induzierter Seismizität auf einem niedrigen und gesellschaftlich akzeptierten Niveau zu halten, hat sich in Deutschland das seismische Monitoring als begleitende Überwachungsmethode bewährt. Im Verbundprojekt SEIGER wurden verschiedene Verfahren zum seismischen Monitoring geothermischer Anlagen weiterentwickelt. Insgesamt waren neun Universitäten, Fachbehörden und Industrieunternehmen beteiligt. Die Koordination lag bei der BGR. Im Kolloquium werden die Ergebnisse der Arbeiten der BGR vorgestellt.

Andreas Steinberg und Peter Gaebler: Seismisches Monitoring in der Südpfalz

Das Forschungsnetzwerk Südpfalz Quelle: BGR

Seit 2013 zeichnet das seismologische Forschungsnetzwerk Südpfalz die Seismizität im Umfeld der Geothermiekraftwerke Landau und Insheim auf. Im Rahmen des SEIGER-Projekts wurden die Registrierungsbedingungen für die Seismometerstationen des Forschungsnetzwerks Südpfalz kontinuierlich verbessert und optimiert. Die Arbeiten innerhalb des Projektes umfassten neben der manuellen Auswertung der seismischen Ereignisse auch die Entwicklung und Nutzung von State-of-the-Art-Methoden zur Echtzeitdetektion von Erdbeben und ihren Herdparametern. Die Nutzung von Machine-Learning-Methoden zur Detektion von Erdbeben und zum Entfernen von Störsignalen innerhalb der aufgezeichneten Seismogramme ermöglichte eine Neuauswertung der Seismizität im gesamten Aufzeichnungszeitraum. Diese Neuauswertung führte zu einer Erweiterung des lokalen Erdbebenkatalogs mit deutlich kleineren Ereignissen. Weiterhin wurden die Grundlagen zur Beschreibung einer schnellen, physikbasierten, und damit deterministischen Einschätzung der Einwirkung von Erdbeben an der Oberfläche entwickelt.

Manuel Hobiger, Thomas Spies, Björn Goebel, Aida Azari Sisi, Sandra Beiers und Andreas Steinberg: Passive seismische Messungen zur Standortcharakterisierung

Der lokale oberflächennahe Untergrund kann zu einer erheblichen Verstärkung seismischer Wellen führen. Dieser Effekt muss für die Abschätzung der seismischen Einwirkungen berücksichtigt werden. Im Rahmen des SEIGER-Projekts wurden Untersuchungen des lokalen Untergrunds mittels passiver Arraymessungen von natürlicher Bodenunruhe durchgeführt. Die frequenzabhängigen Geschwindigkeiten von Rayleigh- und Love-Wellen sowie die Elliptizität der Rayleigh-Wellen wurden gemessen und gemeinsam invertiert, um Tiefenprofile der Scherwellengeschwindigkeiten zu erhalten. Messungen wurden in der Südpfalz und auf den Weserterrassen südlich von Hameln durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen die mögliche Variabilität der Untergrundeigenschaften auch auf relativ kleinen Skalen.

Aida Azari Sisi, Manuel Hobiger, Thomas Spies, Diethelm Kaiser und Andreas Steinberg: Probabilistische seismische Gefährdungsanalyse für induzierte Seismizität

Die für natürliche Erdbeben verwendeten Verfahren der probabilistischen Gefährdungsanalyse wurden für induzierte Seismizität weiterentwickelt. Der Katalog der induzierten Erdbeben sowie die für den Standort ermittelten Abnahmebeziehungen der seismischen Amplituden stellten hierfür die wichtigsten Grundlagen dar. Die Verstärkung der seismischen Wellen am Standort wurde berücksichtigt. Als Ergebnis der probabilistischen Gefährdungsanalyse erhält man die jährliche Überschreitungsrate der maximalen Bodenschwinggeschwindigkeit. Die Zeitabhängigkeit der Seismizität und damit auch der seismischen Gefährdung wurden einbezogen, indem jeweils aufeinanderfolgende Zeitfenster im Erdbebenkatalog analysiert wurden. Die seismische Gefährdung wurde dann für jedes Zeitfenster separat berechnet.

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