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Abgeschlossene F&E-Projekte

GeoTief Explore (3D)

Integrative Maßnahmen zur systematischen Erforschung und Nutzbarmachung der Tiefen Geothermie im Wiener Becken

Das Projekt GeoTief Wien vermisst die Geologie im östlichen Raum Wiens, um das Potenzial tiefliegender Heißwasservorkommen zu erforschen. Nach 2D-Seismik-Messungen im Frühjahr 2017 werden darauf aufbauend ab Herbst 2018 weitere Messungen mittels 3D-Seismik durchgeführt, um ein dreidimensionales Bild der Wiener Geologie zu erhalten.

Ausgangssituation

Verschiedene Studien (z.B. GeoEnergie 2050) prognostizieren eine realistische Anwendungskapazität der Tiefen Geothermie in Österreich zwischen 450 MWth bis 700 MWth. Dem Großraum Wien wird einen Anteil von 40 % bis 60 % dieser Kapazitätswerte zugeschrieben. Zugleich weist der Ballungsraum Wien eines der größten Fernwärmenetze Europas auf, weshalb der angestrebten Nutzung der hydrothermalen Geothermie in der Wärme-Versorgungsstrategie Wiens eine tragende Rolle zugeordnet wird (siehe Klimaschutzprogramm der Stadt Wien und Stadtentwicklungsplan Wien, STEP 2025). Die zukünftige Nutzbarmachung dieser Wärmequelle hängt jedoch von nachhaltigen und belastbaren Explorations- und Umsetzungskonzepten ab, die heute noch nicht in dieser Form existieren.
Genau an diesem Punkt wird „GeoTief EXPLORE (3D)“ ansetzen und durch die erarbeiteten Forschungsinhalte am Beispiel des Großraum Wiens einen signifikanten Ausbau der Geothermie im Wiener Becken und in weiterer Folge für weitere Potenzialgebiete in Österreich ermöglichen.
Das Projekt setzt sich in einem ersten Schritt zum Ziel, durch die Sammlung, Bewertung und Aufbereitung geophysikalischer und seismischer Daten, das Wissen über die geothermalen Reservoire im Raum Wien signifikant zu erweitern. Hierbei werden Untergrundparameter mit Hilfe geophysikalischer Methoden generiert und zusammen mit geologischen- und lagerstättentechnischen Daten in einem gemeinsamen 3D Datenkubus zusammengefasst und visualisiert.
Die erarbeiteten Daten werden zudem hinsichtlich geologischer Parameter, vorhandener Ressourcen und möglicher Risiken (technische, wirtschaftliche und geologische) analysiert und entsprechende Beurteilungsmodelle als zentrales Projektergebnis entwickelt. Damit einher geht auch eine detaillierte Analyse zu möglichen Herausforderungen einer Integration der Tiefen Geothermie in das bestehende Wiener Fernwärmenetz. Ein wichtiger Aspekt in diesem Zusammenhang ist, dass die oben genannten Untersuchungen für das gesamte Potenzialgebiet erfolgen. Somit kann letztlich unter Berücksichtigung technischer, ökonomischer und rechtlicher Rahmenbedingungen ein bestmögliches Erschließungskonzept für die gesamte Region erarbeitet werden.

Die erarbeiteten Planungs- und Bewertungswerkzeuge liefern, vor allem durch die direkte Einbeziehung nationaler Experten und Institutionen (u.a. laufende Workshops mit der Kohlenwasserstoff-Industrie) folgende Erkenntnisse:
Ergebnisse

Ein präzises geologisches 3D-Modell des Wiener Untergrunds, das Informationen über die Lage und Größe von potentiellen wasserführenden Gesteinsschichten liefert und klärt, ob und in welchem Ausmaß die Wärme aus der Tiefe der Erde in Zukunft für Wien genutzt werden kann.

GeoTief EXPLORE (3D) (enegieforschung.at)

GeoTief BASE (2D)

Neue Forschungsansätze zur Erweiterung der Wissensbasis über die Exploration der Geothermie im tiefen Untergrund Wiens

Hydrothermale Geothermie stellt eine lokale, regenerative und umweltfreundliche Wärmeenergiequelle dar und steht als grundlastfähiger Einspeiser für Fernwärmenetze zur Verfügung. Die Nutzung der hydrothermalen Geothermie wird in wesentlichen Strategiekonzepten der Stadt Wien aber auch für Österreich (GeoEnergie 2050, Energieautarkie 2050) als wichtige nachhaltige Zukunftstechnologie erkannt.

Der Wissensstand über die in Tiefen ab 3.500 Metern liegenden potentiellen Reservoirgesteine des Beckenuntergrunds des zentralen und nordöstlichen Wiener Beckens ist bis dato sehr gering, da die bisherige Explorationstätigkeit in diesem Gebiet ausschließlich von der Kohlenwasserstoffindustrie betrieben wurde und andere geologische Zieltiefen im Fokus hatte.

Mit dem gegenständlichen Forschungsvorhaben sollen neue Impulse zur geologischen Erforschung des Untergrundes des Wiener Beckens mittels innovativer seismischer 2D Untersuchungen (Scherwellen- und Weitwinkelseismik) gegeben werden. Hierfür wird erstmals in Österreich im dicht bebauten Stadtgebiet eine 2D Seismik für die Geothermie-Exploration durchgeführt. Die Anwendung und Auswertung von Scherwellenseismik wurde für solch große Zieltiefen noch nicht erprobt und soll bei Erfolg die Basis für folgende Geothermie Explorationsprojekte darstellen. Die geologische Interpretation dieser Seismikdaten soll mit bearbeiteten Bestandsdaten der Kohlenwasserstoffindustrie kombiniert werden, um geologische Modellvorstellungen kritisch zu überprüfen bzw. erstmalig neue geologische Konzepte für die Geothermie zu entwickeln.

Eine der Herausforderungen im gegenständlichen Projekt ist der Umgang mit der großen Menge an akkumulierten Bestands- bzw. neu generierte Daten. Über die gesamte Projektlaufzeit begleitet deshalb ein neu konzipiertes 3D Geodatenmanagement die Sammlung und Aufarbeitung der erhobenen Daten. In einem innovativen Ansatz soll die Bereitstellung dieser Daten in Echtzeit für die Projektpartner möglich gemacht werden. Nach Projektende soll dieses erprobte Konzept für den Aufbau von Geodatenmanagementsystemen (in Form eines Weißbuchs) für Fachexperten zugänglich sein.

Im Rahmen dieses Forschungsprojektes soll eine fundierte Wissensbasis über die tiefliegenden geologisch komplexen Strukturen der potentiellen Geothermie Reservoire aufgebaut und die Methodik der Geothermie Exploration durch Scherwellen- und Weitwinkelseismik erforscht werden. Aufbauend soll in konsekutiven Projekten eine gezielte Erforschung des Geothermiepotentials im Großraum Wien betrieben werden - letztendlich mit dem Ziel des Nachweises von hydrothermalen Vorkommen sowie der zukünftigen Nutzung dieses Energiepotentials durch eine Vielzahl von Geothermieanlagen im Wiener Becken.

GeoSegment3D

Unüberwachte maschinelle Lernalgorithmen - Testumgebung für geophysikalische Interpretation

Für die Erkundung des geologischen Untergrundes und für die Planung von Kohlenwasserstoff- oder Geothermie-bohrungen werden seismische 2D Profile oder 3D Daten gemessen. Diese seismischen Daten werden von Geowissenschaftlern in konventioneller Weise zeitaufwendig und teilweise mehrdeutig interpretiert. Um diese konventionelle Art der Interpretation zu ergänzen bzw. auf lange Sicht zu ersetzen, wird ein Workflow für eine semiautomatische oder teilweise bereits automatische Segmentation von geologischen Körpern entwickelt. Dies wird mithilfe einer innovativen Aufbereitung der Daten, das heißt durch Integration einer hohen Anzahl verschiedenster seismischer Attribute sowie mithilfe einer Testreihe von unterschiedlichen Clustering Algorithmen bewerkstelligt. Die Ergebnisse werden durch geologische Bohrinformationen, durch Analogie Aufschlüssen und durch petrophysikalischen Messungen verifiziert bzw. diskutiert. Es werden folgende geologische Körper in der Studie berücksichtigt: Paläoflüsse, Fächerkörper, Karstkörper, Salzkörper, Vulkankörper, Riffkörper und 2 verschiedene Störungskörper. Der Workflow wird in einer ersten Phase mithilfe synthetischer Daten erstellt und schließlich an realen marinen 3D Seismikdaten angewandt. Die entstandenen Daten-Cluster werden mithilfe von Bohrlochdaten und Proben aus Analogieaufschlüssen segmentiert und können sodann als geologische Körper extrahiert werden. Das Forschungsprojekt soll zeigen inwieweit automatische Algorithmen bereits in der Lage sind moderne 3D Seismik Cubes (semi-)automatisch zu interpretieren. Dies vor allem mit der Auswahl der optimalsten Attribute als Vorbereitung, und als Verifikation mit Bohrungsdaten und petrophysikalischen Messungen an Aufschlussproben.

Das Forschungsprojekt wird im Rahmen eines Bridge 1 Projektes in Zusammenarbeit mit der Montanuniversität Leoben durchgeführt. Die Projektlaufzeit beträgt 3 Jahre. Das Projekt wird von der österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) gefördert. Die Ergebnisse dieses Projektes werden in die Produktentwicklung der Geo5 GmbH einfließen.

KrisT

Kluftparameterbestimmung mittels richtungsabhängiger seismischer Texturattribute zur Minimierung des Fündigkeitsrisikos

Für eine kostengünstige Gewinnung und Nutzung von Wärme und Strom aus geothermischen Reservoiren ist eine optimale Planung der Landegebiete für Geothermiebohrungen die Voraussetzung. Für eine wirtschaftliche Betreibung von Geothermieprojekten sind die Tiefenlage (Temperatur) sowie die Beschaffenheit des Geothermie Reservoirs (Porosität und Permeabilität) von immenser Wichtigkeit. Mit Hilfe seismischer Untersuchungen (2D und 3D) ist es unter anderem möglich die generelle geologische Struktur des Untergrundes und vor allem des Geothermie Reservoirs abzubilden. Für die Beschreibung der Wasserwegigkeit (Permeabilität) ist für viele Geothermieprojekte vor allem die Identifizierung von geologischen Kluftnetzwerken entscheidend. Mit Hilfe von seismischen Attributen wie Coherence, Curvature oder Ant Track Berechnungen können Bereiche mit erhöhter Klüftigkeit detektiert und dadurch Kluftintensitätsverteilungen erstellt werden. Allerdings können damit keine direkten Informationen über das Einfallen und Streichen von Klüften getroffen werden. Im FFG Sondierungsprojekt RiSeiTex (FFG Projektnummer 848799) wurde die Anwendbarkeit von richtungsabhängigen Texturattributen basierend auf der Grey Level Co-Occurrence Matrix (GLCM) zur Bestimmung von Kluftparametern verifiziert.

In diesem Forschungsprojekt standen drei Projektziele im Vordergrund. Das erste Ziel ist die Erhöhung der Auflösung durch die Erweiterung der möglichen Raumrichtungen auf 109 bzw. 193. Das zweite Ziel ist die kaskadische Verwendung von seismischen Attributen. Der dritte Punkt dieses Projekts ist die softwaretechnische Optimierung des Algorithmus zur Reduzierung der Rechenzeit. Die Resultate der einzelnen Optimierungsschritte wurden jeweils auf öffentlich zugängigen seismischen Daten getestet und miteinander verglichen. Dadurch konnte eine verbesserte Visualisierung von Bereichen mit erhöhter seismischer Variabilität erzielt werden, welche wiederum mit dem Vorhandensein von Klüften korrelieren können.

KrisT (energieforschung.at)

RiSeiTex

Richtungsabhängige seismische Texturattribute zur Klassifizierung von Klüften zur Minimierung des Fündigkeitsrisikos

In diesem Forschungsprojekt standen zwei Projektziele im Vordergrund. Das erste Ziel ist der Test auf prinzipielle Anwendbarkeit von richtungsabhängigen Texturattributen für die Interpretation von Kluftintensitäten, sowie Streichen und Fallen von Klüften. Zu diesem Zweck wurden verschiedene GLCM basierende Attribute in 13 möglichen Raumrichtungen berechnet. Durch den Vergleich der unterschiedlichen richtungsabhängigen GLCM Attribute ist die Identifizierung von bevorzugten Kluftstreichen und Kluft fallen möglich. Das zweite Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Adaptierung des vorhandenen Algorithmus um die Berechnung von Texturattributen in mehr als 13 Raumrichtungen durchführen zu können. Dies kann durch Erweiterung des Abstandes zwischen den zu betrachtenden Stützstellen von Seismikdaten (Samplepunkten) erfolgen. Bei einem Abstand von 2 in x-, y- und z-Richtung kann die Berechnung in 49 Richtungen erfolgen.