1 Geologische Bedingungen der Entwicklung von

Geologische Bedingungen der Entwicklung von Niedertemperaturgeothermie
in der Region Zgorzelec und Görlitz
Dr. Wiesław Kozdrój*, Dr. Janusz Badura*, Dr. Bogusław Przybylski*, Dr. Maciej Kłonowski*
*Staatliches Geologisches Institut – Staatliches Forschungsinstitut, Niederschlesische Sektion
Zusammenfassung
Beim
Gestaltungsprozess
von
Niedertemperaturgeothermieanlagen,
s.g.
ERDWÄRMEPUMPEN, ist es wichtig, den geologischen Aufbau und die thermischen Eigenschaften
des Untergrundes zu identifizieren. Für die Energieeffizienz der Wärmepumpen mit einem
geschlossenen und vertikalen System ist die Art des angebohrten Gesteins von größter Bedeutung, in
welchen die Wärmesonde platziert wird.
Gesteine verschiedener Herkunft haben unterschiedliche physikalische, chemische und
thermische Eigenschaften. Der wichtigste Indikator der thermischen Eigenschaften der Gesteine ist
ihre WÄRMELEITFÄHIGKEIT, wobei die Werte in der Regel im Bereich von 0,4 bis 7 Einheiten
liegen, welche in W / m * K ausgedrückt werden. Niedrige Werte haben trockene Gesteine,
Lockergesteine, wie Sande und Kiese, gute Werte- die meisten Sedimentgesteine und metamorphe
Gesteine, dagegen hohe Werte – saure, magmatische Gesteine. Die beste Leitfähigkeit haben Gesteine
mit einem sehr hohem Quarzgehalt (z. B. Sandstein, Quarzit) und stark wassergesättigte Gesteine. Ein
praktischer Indikator für die thermischen Eigenschaften der Gesteine, die für die Projektierung
(Bestimmung der Leistung) der Wärmepumpe wichtig ist, ist die s.g. ENTZUGSLEISTUNG, die je
auf1 Meter des Bohrloches, in W/m, angegeben wird und für 1800 oder 2400 Jahresbetriebsstunden
berechnet wurde.
In der ersten - derzeit laufenden Phase der Aktivitäten des Projektes TransGeoTherm für die
Region Zgorzelec wird durch den Lead Partner des Projekts eine Analyse aller Quellen mit
geologischen Informationen durchgeführt. Die analogen Daten werden digitalisiert und in einer GISDatenbank erfasst. Die gleichen Aktivitäten werden durch die Projektpartner für den deutschen Teil
des Untersuchungsgebietes (Görlitz Region) durchgeführt. Zu den analysierten, geologischen
Datenquellen gehören: die geologischen und hydrogeologischen Kartenwerke in verschiedenen
Maßstäben, die Archivalien, die für die Exploration von Bodenschätzen erstellt wurden (u.a.
natürliche Gesteinskörnungen, Basalte, Braunkohle), die geophysikalischen und hydrogeologischen
Untersuchungen (z.B. mit dem Ziel der Grundwassererschließung) und die (ingenieur-)geologischen
Untersuchungen (z.B. für Gebäude, Dämme, Straßen und Brücken). Für die meisten Dokumentationen
wurden Bohrungen von wenigen Metern bis über 1 km Tiefe gemacht. Diese Bohrungen – insgesamt
rund 1300 im Untersuchungsgebiet - sind von entscheidender Bedeutung für die Bestimmung der
geothermischen Eigenschaften des Untergrundes.
TransGeoTherm - Energia geotermalna dla transgranicznego rozwoju regionu Nysy. Projekt pilotażowy. POWT SN-PL 2007-2013, Projekt no. 100114097
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Die Region Zgorzelec und Görlitz liegt an der Grenze zweier geologischen Haupteinheiten: des
älteren Böhmischen Massives (im Süden), welches aus proterozoischen und altpaläozoischen,
magmatischen und metamorphen Gesteine aufgebaut ist und der jüngeren, perm-mesozoischen
sedimentären Plattform (im Norden). Die Gesteine beider Einheiten sind vom s.g. Lausitzer
Hauptabbruch getrennt und sind durch eine komplexe Bruchtektonik gekennzeichnet. Diese sind heute
durch die jüngsten känozoischen Sedimente (Tertiär und Quartär) verdeckt, die mehr als 90%
ausmachen und sehr unterschiedliche Mächtigkeiten haben.
Die Mächtigkeit der quartären Deckschicht (Sande, Kiese, Lehme) ist variabel und beträgt in der
Regel von ein paar Metern bis zu 30 – 50 m; maximal bis zu mehr als 100 m in s.g. subglazialen
Rinnen im Norden des Gebietes. Nach einer vorläufigen Einschätzung, sind die thermischen
Eigenschaften dieser Bildungen schlecht und schwach im trockenen Zustand, aber sehr gut wenn
Aquifere vorkommen.
Die Mächtigkeit der tertiären Bildungen (Tone, Sande, Kiese, Braunkohle) ist variabel und
beträgt in der Regel wenige Meter bis zu 60 – 100 m; maximal bis zu mehr als 300 m im alten
Becken in Form von Gräben oder Mulden, z.B. im Berdorfer-Radomierzyce Becken. Die
Radomierzyce Lagerstätte (auf der polnischen Seite) – ist dokumentiert worden (ca. 100 Bohrungen)
aber wurde nicht abgebaut. Die Lagerstätte in Berzdorf (auf der deutschen Seite) wurde abgebaut und
rekultiviert. Derzeit ist es sie ein geflutetes Restloch. Die thermischen Eigenschaften der tertiären
Bildungen sind in der Regel gut, aber deutlich schwächer in Gegenwart von mächtigeren Kohleflözen
Auf der Oberfläche erscheinende inselförmige, tertiäre Vulkanitgesteine in Form von
basaltischen Intruzionen oder pyroklastische Gesteine sind nur im südlichen Teil des Gebietes zu
treffen. Die thermischen Eigenschaften, wie für die meisten intruziven, basaltischen Gesteine, sind
schwach.
Die im Norden auftretenden Gesteine der Permo-Mesozoikum Sedimentplattform, die lokal von
den känozoischen Sedimenten ausstehen, gehören zu der s.g. nordsudetischen Depression. Sie
bestehen aus dem Oberen Karbon und Perm (Konglomerate, Sandsteine, Schluffsteine, Evaporiten),
Trias und Oberkreide (Sandsteine, Schluffsteine, Mergel, Kalksteine). Die thermischen Eigenschaften
dieser Gesteine kann man als gut bezeichnen.
Im Untergrund unter dem Känozoikum in der Mitte des Projektgebietes sind vorwiegend leicht
umgewandelte Sedimentgesteine des unteren Paläozoikum und Proterozoikum anzutreffen. Der erste
von ihnen, mit einem Alter zwischen Kambrium bis zum unteren Karbon, gehört zum s.g. Kaczawa
metamorphen Komplex. Dieser besteht aus einer Vielzahl von Tonschiefern, Tonsteinen und sandigen
Konglomeraten, eher selten Grauwacken und Kalksteinen. Eine Verlängerung des Kaczawa
metamorphen Komplexes auf der deutschen Seite ist eine tektonische Einheit, das Synklinorium von
Görlitz. Proterozoische Sedimentgesteine sind auf beiden Seiten der Grenze, als s.g. Lausitzer
Grauwacken, präsent. Die thermischen Eigenschaften dieser Gesteine für die Einrichtung einer
Wärmepumpe sind gut, vor allem wenn die Gesteine direkt an der Oberfläche ausstehen.
Der Untergrund des südlichen Teiles des Projektgebietes besteht aus den ältesten – vom unteren
Paläozoikum und Proterozoikum – magmatischen und metamorphen Gesteinen des Böhmischen
Massivs. Sie sind vor allem durch die s.g. Seidenberger Granodiorite und die Rumburger Granite des
Lausitzer Massives und untergeordnet aus Graniten und Gneise des Jizera metamorphen Komplexes
gekennzeichnet. Die thermischen Eigenschaften des südlichen Gebietes sind sehr gut für die
Entwicklung der Niedertemperaturgeothermie, aufgrund der Tatsache, dass hier die dominanten
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sauren, magmatischen Gesteine an der Oberfläche ausstehen oder in geringer Tiefe anzutreffen sind.
Eine negative Ausnahme bildet der erwähnte Bereich von Radomierzyce, welcher mit känozoischen
Tonen, Sanden und Kiesen sowie mit Braunkohleflözen gefüllt ist.
Die Detaillierung und genaue Identifizierung von Gebieten mit einer höheren oder niedrigeren
Entzugsleistung wird in der zweiten Phase der Projektaktivitäten von TransGeoTherm vorgenommen.
Entsprechend kodierte Bohrprofile werden für die Erstellung eines dreidimensionalen geologischen
Modells verwendet (mit Hilfe der Software gOcad). Anschließend werden diese für die Berechnung
der Entzugsleistung der geologischen Einheiten des Modells mit einbezogen und für die Erstellung der
Karten des geothermischen Potenziales für Teufen von: 40m, 70m, 100m und 130m unter der
Geländeoberkante verwendet.
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