Die Broschüre ist im Projekt TransGeoTherm entstanden und bietet Bauherren, Planungsbüros, Behörden und interessierten Bürgern in der sächsisch-polnischen Neiße-Region eine Anleitung zur Nutzung der oberflächennahen Geothermie. Inhalt sind Informationen zum rechtlichen und planerischen Rahmen, zu verschienenen Technologien und der Funktionsweise von Erdwärmeanlagen, zu den Anforderungen an Bauausführung und Betrieb sowie Karten zur Erdwärmenutzung. Enthalten sind auch die hydrogeologischen und wasserrechtlichen Kriterien zur Beurteilung der Genehmigungsfähigkeit sowie die für die Antragsstellung erforderlichen Formulare. / W niniejszej broszurze informacyjnej opisano sposoby wykorzystania energii geotermalnej ze szczególnym uwzględnieniem gruntowych pomp ciepła oraz określono podstawy prawne i zalecany plan czynności technicznych podczas ich instalacji. Podsumowując działania zrealizowane w ramach projektu TransGeoTherm oraz nabyte w jego efekcie doświadczenia, należy stwierdzić, że jest on istotnym świadectwem społecznej akceptacji nowych technologii i wzrastającego wykorzystania potencjału energii geotermalnej w Polsce i Saksonii oraz efektywnej współpracy instytucji z obu stron granicy polsko-niemieckiej.

Erdwärme ist eine regenerative Energieform und durch ihre vergleichsweise leichte Erschließbarkeit auch im privaten Bereich für die Energieversorgung einsetzbar. Das Merkblatt gibt einen Überblick über die Nutzung der im Grundwasser gespeicherten Wärme mit Grundwasserwärmepumpenanlagen. Diese Anlagen stellen eine Möglichkeit dar, oberflächennahe Geothermie zu nutzen. Dazu werden die hydrologischen und hydrogeologischen Aspekte sowie die Anforderungen an Planung, Bau und Betrieb dieser Anlagen dargestellt. Die Ausführungen des Merkblattes gelten sowohl für kleine Anlagen bis 30 Kilowatt Heizleistung als auch für große Anlagen (>30 Kilowatt). Es richtet sich vorrangig an Bauherren und Betreiber, Planungsfirmen, Behörden, aber auch an die interessierte Öffentlichkeit.

Die Broschüre ist im Projekt TransGeoTherm entstanden und bietet Bauherren, Planungsbüros, Behörden und interessierten Bürgern in der sächsisch-polnischen Neiße-Region eine Anleitung zur Nutzung der oberflächennahen Geothermie. Inhalt sind Informationen zum rechtlichen und planerischen Rahmen, zu verschienenen Technologien und der Funktionsweise von Erdwärmeanlagen, zu den Anforderungen an Bauausführung und Betrieb sowie Karten zur Erdwärmenutzung. Enthalten sind auch die hydrogeologischen und wasserrechtlichen Kriterien zur Beurteilung der Genehmigungsfähigkeit sowie die für die Antragsstellung erforderlichen Formulare. / W niniejszej broszurze informacyjnej opisano sposoby wykorzystania energii geotermalnej ze szczególnym uwzględnieniem gruntowych pomp ciepła oraz określono podstawy prawne i zalecany plan czynności technicznych podczas ich instalacji. Podsumowując działania zrealizowane w ramach projektu TransGeoTherm oraz nabyte w jego efekcie doświadczenia, należy stwierdzić, że jest on istotnym świadectwem społecznej akceptacji nowych technologii i wzrastającego wykorzystania potencjału energii geotermalnej w Polsce i Saksonii oraz efektywnej współpracy instytucji z obu stron granicy polsko-niemieckiej.

A VSP test experiment at the high temperature geothermal field Krafla in NE-Iceland has been carried out. In two boreholes a zero-, far-, and multi-offset VSP were applied to assess the applicability of VSP as a method for delineating subsurface structures like magmatic bodies, zones of supercritical fluids, superheated steam, and high permeability in volcanic geothermal fields. Because of high well temperatures (>150°C) and high attenuating surface layers, challenging field preparations were necessary. Three-component seismic data were recorded with a sufficient signal-to-noise ratio and dominant signal frequencies around 20 Hz and 40 Hz, down to 2200 m depth, for air gun and explosive sources, respectively. As a result, the data provide a good basis for several processing and imaging techniques. As part of this Master\'s thesis, standard and novel processing techniques of a subset of the data (zero and far-offset VSP in a single well) have been tested and show promising results in accordance with the lithology from well data. Besides velocity profiles and a corridor stack for both P- and S-waves were determined, a 3D Kirchhoff depth migration and Fresnel volume migration have been applied and tested. Already for a single source location, results show structures in the vicinity and below the well, and it can be assumed that further interpretation and data integration will provide a great potential in addition to hitherto applied teleseismic and potential methods. Especially, for geothermal sites it has been shown, that VSP can be applied and provide information of geometries where dipping faults and fracture zones are expected. The research leading to these results has received funding from the European Community\'s Seventh Framework Programme under grant agreement No. 608553 (Project IMAGE).

Numerical analysis of multi-field problems in porous and fractured media is an important subject for various geotechnical engineering tasks such as the management of geo-resources (e.g. engineering of geothermal, oil and gas reservoirs) as well as waste management. For practical usage, e.g. for geothermal, simulation tools are required which take into account both coupled thermo-hydro-mechanical (THM) processes and the uncertainty of geological data, i.e. the model parametrization. For modeling fractured rocks, equivalent porous medium or multiple continuum model approaches are often only the way currently due to difficulty to handle geomechanical discontinuities. However, they are not applicable for prediction of flow and transport in subsurface systems where a few fractures dominates the system behavior. Thus modeling coupled problems in discretely fractured porous media is desirable for more precise analysis. The subject of this work is developing a framework of the finite element method (FEM) for modeling coupled THM problems in discretely fractured and non-fractured porous media including thermal water flow, advective-diffusive heat transport, and thermoporoelasticity. Pre-existing fractures are considered. Systems of discretely fractured porous media can be considered as a problem of interacted multiple domains, i.e. porous medium domain and discrete fracture domain, for hydraulic and transport processes, and a discontinuous problem for mechanical processes. The FEM is required to take into account both kinds of the problems. In addition, this work includes developing a methodology for the data uncertainty using the FEM model and investigating the uncertainty impacts on evaluating coupled THM processes. All the necessary code developments in this work has been carried out with a scientific open source project OpenGeoSys (OGS). In this work, fluid flow and heat transport problems in interactive multiple domains are solved assuming continuity of filed variables (pressure and temperature) over the two domains. The assumption is reasonable if there are no infill materials in fractures. The method has been successfully applied for several numerical examples, e.g. modeling three-dimensional coupled flow and heat transport processes in discretely fractured porous media at the Gross Schoenebck geothermal site (Germany), and three-dimensional coupled THM processes in porous media at the Urach Spa geothermal site (Germany). To solve the mechanically discontinuous problems, lower-dimensional interface elements (LIEs) with local enrichments have been developed for coupled problems in a domain including pre-existing fractures. The method permits the possibility of using existing flow simulators and having an identical mesh for both processes. It enables us to formulate the coupled problems in monolithic scheme for robust computation. Moreover, it gives an advantage in practice that one can use existing standard FEM codes for groundwater flow and easily make a coupling computation between mechanical and hydraulic processes. Example of a 2D fluid injection problem into a single fracture demonstrated that the proposed method can produce results in strong agreement with semi-analytical solutions. An uncertainty analysis of THM coupled processes has been studied for a typical geothermal reservoir in crystalline rock based on the Monte-Carlo method. Fracture and matrix are treated conceptually as an equivalent porous medium, and the model is applied to available data from the Urach Spa and Falkenberg sites (Germany). Reservoir parameters are considered as spatially random variables and their realizations are generated using conditional Gaussian simulation. Two reservoir modes (undisturbed and stimulated) are considered to construct a stochastic model for permeability distribution. We found that the most significant factors in the analysis are permeability and heat capacity. The study demonstrates the importance of taking parameter uncertainties into account for geothermal reservoir evaluation in order to assess the viability of numerical modeling.

Den technologischen Hintergrund für diese Arbeit liefert die bei der Erschließung tiefer Lagerstätten (Erdgas, Erdöl, Erdwärme) eingesetzte Stimulationstechnik des Hydraulic Fracturing. Bei dieser Technik werden mittels hydraulischem Druck Risse im Lagerstättengestein erzeugt, die durch Einspülen von Feststoffkörnern (Proppants) offengehalten werden sollen. Der inhaltliche Schwerpunkt liegt auf der theoretischen und experimentellen Untersuchung der Einbettung von Proppants in das Lagerstättengestein unter besonderer Berücksichtigung des Einflusses auf die hydraulische Leitfähigkeit eines durch Proppants gestützten Risses. Thematisch teilt sich die Arbeit in die beiden Schwerpunkte: (1) Berechnung der Proppant-Einbettung auf der Grundlage kontaktmechanischer Ansätze und (2) experimentelle Untersuchungen an realen Proppant-Schüttungen. Zur mathematischen Formulierung der Proppant-Einbettung wurde die in der Werkstofftechnik entwickelte Theorie des mechanischen Verhaltens rauer Oberflächen unter Lasteintrag (Kontaktmechanik) mit der ebenfalls aus der Werkstofftechnik bekannten Messung und Interpretation der Oberflächenhärte nach Meyer gekoppelt. Diese neuartige Formulierung ermöglicht es, die Einbettung von Proppants in Abhängigkeit der Materialeigenschaften der Formation, des Spannungszustandes, der Korngrößenverteilung und der Proppants-Konzentration zu berechnen. Zur Prognose des Erfolges einer Stimulation wurde ein 2D-numerischer Algorithmus (MATLAB®) entwickelt, der den Gesamtprozess der Einbettung, der Durchlässigkeitsentwicklung und deren Folgen für die Produktivität der Sonden widerspiegelt. Zur Verifizierung des Berechnungsalgorithmus wurde die Einbettung realer Proppant-Schüttungen in Lagerstättengesteinen (Tonschiefer, Shale) untersucht. Hierfür wurde in einer dafür konzipierten Flutzelle ein durch Proppants gestützter Riss nachgebildet, belastet und durchströmt. Ziel der Versuche war dabei zu messen, welchen Einfluss ein Spannungsanstieg auf die Einbettung und damit auf die hydraulische Leitfähigkeit hat. Diese Versuche wurden an zwei verschiedenen Shale-Gesteinen mit zwei verschiedenen Proppant-Konzentrationen durchgeführt. Zusätzlich zu den hydraulischen Experimenten wurden mechanische Untersuchungen (Härtemessungen) ausgeführt und nach der Meyer-Analyse der Werkstofftechnik interpretiert. Ein besonderer Vorteil dieser Auswertungsmethode liegt in ihrer durch Dimensionsanalyse erzielten Übertragbarkeit der Ergebnisse von Werkstoffen auf Gesteine. Der Vergleich von gemessenen und berechneten Einbettungen und hydraulischen Leitfähigkeiten ergab eine zufriedenstellende Übereinstimmung und erlaubt es festzustellen, dass mit der neuen Formulierung die planerische Voraussage von Frac-Stimulation möglich ist, wobei alleine die relativ einfachen laborativen Messverfahren zur Härtemessung (Gestein) und zur Korngrößenanalyse (Proppant) erforderlich sind.

Die Broschüre beschreibt Möglichkeiten der Wärmeversorgung von sächsischen Gartenbaubetrieben mit Geothermie in Abhängigkeit von geologischen Standortfaktoren und Betriebsstrukturen/ Nutzungskonzepten. Ziel des Projektes war, für die Beheizung von Gewächshäusern den Einsatz von Geothermie zur Grundlastversorgung zu untersuchen. Hervorzuheben ist hierbei die Verknüpfung der geologischen/geothermisch und gärtnereitechnischen Komponente. Die Ergebnisse zeigen, welches geothermische System die wirtschaftlichste Variante für Gewächshäuser und deren Nutzung ist. Das Projekt stellt eine Entscheidungsgrundlage für die Nutzung von Geothermie in sächsischen Gartenbaubetrieben dar.

Die Broschüre gibt einen Überblick über die Ergebnisse des EU-Projektes TransGeoTherm. Im Projekt wurde ein grenzüberschreitendes 3D-Modell entwickelt, das den geologischen Untergrund der Neiße-Region darstellt. Mit dem 3D-Modell wurden geothermische Potenzialkarten berechnet. Damit steht erstmals für diese Region ein Hilfsmittel für die qualifizierte Planung geothermischer Anlagen zur Verfügung. Der Abschlussbericht richtet sich an Bürger, Unternehmen, Behörden und Institutionen, die sich mit der Erdwärmenutzung befassen.

Erdwärme wird vor allem bei Ein- und Mehrfamilienhäusern zur Heizung, zur Warmwasserbereitung und zum Kühlen genutzt. Als Hauptnutzungsform von Erdwärme werden Erdwärmesonden verwendet. Die Broschüre informiert über die geltenden Gesetze und Antragsformulare und gibt Hinweise für die Planung und Umsetzung von Erdwärmesondenvorhaben. Redaktionsschluss: 16.01.2023

Die Broschüre ist im Projekt TransGeoTherm entstanden und bietet Bauherren, Planungsbüros, Behörden und interessierten Bürgern in der sächsisch-polnischen Neiße-Region eine Anleitung zur Nutzung der oberflächennahen Geothermie. Inhalt sind Informationen zum rechtlichen und planerischen Rahmen, zu verschienenen Technologien und der Funktionsweise von Erdwärmeanlagen, zu den Anforderungen an Bauausführung und Betrieb sowie Karten zur Erdwärmenutzung. Enthalten sind auch die hydrogeologischen und wasserrechtlichen Kriterien zur Beurteilung der Genehmigungsfähigkeit sowie die für die Antragsstellung erforderlichen Formulare. / W niniejszej broszurze informacyjnej opisano sposoby wykorzystania energii geotermalnej ze szczególnym uwzględnieniem gruntowych pomp ciepła oraz określono podstawy prawne i zalecany plan czynności technicznych podczas ich instalacji. Podsumowując działania zrealizowane w ramach projektu TransGeoTherm oraz nabyte w jego efekcie doświadczenia, należy stwierdzić, że jest on istotnym świadectwem społecznej akceptacji nowych technologii i wzrastającego wykorzystania potencjału energii geotermalnej w Polsce i Saksonii oraz efektywnej współpracy instytucji z obu stron granicy polsko-niemieckiej.