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Oberrheingraben

Geologischer Schnitt Saarland-Alpen mit den Geothermiegebieten ORG und Bayrische Molasse. Quelle: A. Schreiner. Vegrößert siehe Weblinks.

Mächtigkeitsverteilung des Oberen Muschelkalks (links) und der Permotriassischen Sandsteine (rechts) im deutschen und französischen Oberrheingraben. Quelle: FE-Projekt GEORG.

Temperaturverteilung am Top Oberer Muschelkalk (links) und am Top Buntsandstein (rechts) im deutschen und französischen Oberrheingraben. Quelle: FE-Projekt GEORG.

Schematischer Schnitt durch den ORG. Quelle: Wikipedia

Aktuelle (2022) Projekte im ORG und deren Status. Quelle: Frey

Stratigraphische Gliederung ds Oberrheingrabens. Geothermische Gunstbereiche in grün. Quelle: Frey

Oberrheingraben, Bohrungen und Temperaturen in -2000m. Quelle: Gecko

Nutzungsmöglichkeiten im Oberrheingraben.

Temperaturverteilung im ORG mit der Tiefe, ermittelt aus insgesamt
über 1000 Bohrungen. In dieser Darstellung wurden alle vorhandenen
Temperaturinformationen verarbeitet. Eingezeichnet
sind ebenfalls die Temperaturgradienten, die die extreme
Temperaturvariation in einer Tiefe verdeutlichen (Temperaturgradienten
von 25, 50 und 110 K/km). Die Temperaturwerte
sind mit grauen Kreisen für Temperaturlogs, mit gelben Dreiecken
für Messungen aus Fördertests und mit blauen Quadraten
für BHT-(Bottom-Hole-Temperature-)Messungen gekennzeichnet. Quelle: Münch

Temperaturisolinien für den Oberrheingraben in der Tiefe 2500
m nach statistischer Auswertung der vorhandenen Temperaturinformationen.
Weiße Punkte kennzeichnen die Lage von
Bohrungen mit Temperaturinformationen. Im Ergebnis des
Multigaussian-Krigings wird eine Vorzugsrichtung der Temperaturanomalien
SSW-NNE deutlich. Diese steht wahrscheinlich
in Zusammenhang mit dem tief reichenden Störungsmuster
im Oberrheingraben und damit den bevorzugten Bahnen
für konvektiven Wärmetransport. Quelle: Münch

Der Oberrheingraben (ORG) ist Teil einer jungen und aktiven NNO-SSW streichenden Bruchstruktur, die sich vom Südrand des Taunus bis zum schweizerischen Jura erstreckt. Das variszische Fundament des Grabens senkte sich im Norden bis 4 km und im Süden bis etwa 2 km ab. Der Graben hat eine durchschnittliche Breite von 35 bis 40 km bei einer Länge von etwa 300 km. Die Grabenfüllung besteht aus bis zu 4000 m mächtigen tertiären Sedimenten.

Bedeutung für die Geothermie

Geothermisch ist der ORG von besonderer Bedeutung. Neben der Bayrischen Molasse (BM) und dem Norddeutschen Becken (NDB) bietet er ideale Vorraussetzungen für hydrothermale Geothermie. Infolge von Grundwasser - Zirkulation, in den angrenzenden Gebirgen Schwarzwald und Vogesen absteigend und im Grabeninneren (aus der wärmeren Tiefe) aufsteigend, finden wir im Garben eine geothermische Anomalie, also höhere Temperaturen in geringeren Tiefen. Dem natürlichen Wärmestrom (Konduktion) überlagert sich eine aufsteigende Warmwasserströmung (Konvektion).

Dies ist ein Kostenvorteil für Geothermieprojekte. Die Niederschläge in den Randgebirgen (refill, recharge) garantieren auch eine Nachhaltigkeit der vorteilhaften hydrogeologischen Situation.

Kennzahlen

Fläche des nutzbaren Aquifers: 4.000 km²
Tiefe: 2.000 bis 7.000 m
Temperatur: 80-160 °C
Technisches Potenzial: 186 TWh/a

Geothermieanlagen im ORG

Bruchsal
Landau
Insheim
Rittershoffen (Frankreich)
La Wantzenau (Frankreich)

Bohrungen im ORG

Project location	Status	Target reservoir	Number of wells	Year of drilling	Max. depth TVD [m]	Max. temp [°C]
Project location	Status	Target reservoir	Number of wells	Year of drilling	Max. depth TVD [m]	Max. temp [°C]
Basel	Discontinued	Basement	1	2006	4992	190
Bellheim	Abandoned	Muschelkalk	1	2005–2006	2606	–
Bruchsal	In operation	Buntsandstein, Rotliegend	2	1983–1985	2542	123
Brühl	Discontinued	Buntsandstein	1	2012–2013	3281	153
Bühl	Abandoned	Dogger, Keuper, Basement	1	1979–1980	2699	120
Cronenbourg	Abandoned	Buntsandstein	1	1980	2870	140
Illkirch	In implementation	Basement	1	2018–2019	3400	150
Insheim	In operation	Muschelkalk to Basement	2	2008 -2010	3750	165
Landau	In operation	Buntsandstein to Basement	2	2005–2006	3256	159
Offenbach a. d. Queich	Discontinued	Muschelkalk, Buntsandstein	1	2004	2732	–
Riehen	In operation	Muschelkalk	2	1988	1550	65
Rittershoffen	In operation	Buntsandstein, Basement	2	2012, 2014	2750	170
Soultz-sous Forêts	In operation	Basement	3 + 2	1987–2003	5260	170
Speyer	Oil found	Buntsandstein, Rotliegend	1	2004	?	?
Trebur	Discontinued	Rotliegend	1	2016	3697	–
Vendenheim	Discontinued	Basement	2	2017–2019	5393 MD	200
Weinheim	In operation	Hydrobia Beds (Tertiary)	2	2006	1145	65

Project location	Power generation [MW]		References
Project location	Thermal	Electrical	References
Basel	–	–	Häring et al. (2008), Ladner et al. (2008)
Bellheim	–	–	Internal reports
Bruchsal	5.5	0.55	Bertleff et al. (1988), Rettenmaier et al. (2013), Herzberger et al. (2010)
Brühl	–	–	Reinecker et al. (2015)
Bühl	–	–	Bertleff et al. (1988), Pauwels et al. (1993)
Cronenbourg	–	–	Housse (1984), Pauwels et al. (1993), Vidal and Genter (2018)
Illkirch	–	–	https://www.geothermie-illkirch.es.fr/le-projet/
Insheim	–	4.8	Baumgärtner et al. (2013)
Landau	6	3.8	Teza et al. (2008), Schindler et al. (2010)
Offenbach a. d. Queich	–	–	Internal reports
Riehen	5.25	–	Bertleff et al. (1988), Hauber (1993), Mégel and Rybach (2000), Klingler (2010)
Rittershoffen	24	–	Baujard et al. (2017), Mouchot et al. (2018), Duringer et al. (2019)
Soultz-sous Forêts	-	1.7	Dezayes et al (2005a), Cuenot et al. (2008), Schill et al. (2017), etc.
Speyer	–	–	Internal reports
Trebur	–	–	Internal reports
Vendenheim	–	–	Boissavy et al. (2019), Sanjuan et al. (2021), Schmittbuhl et al. (2021)
Weinheim	?	–	Internal reports

Lithiumextraktion

In Deutschland kommt zur Gewinnung von geothermalem Litium besonders der Oberrheingraben (ORG) in Betracht. Im ORG sind im Thermalwasser ca. 130 g l^-1 Salze gelöst, darin enthalten bis zu 120-180 ppm (mg l^-1) Lithiumcarbonat (Li₂CO₃). Bei einer Förderung von 80 l s^-1 Thermalwasser (1 Dublette) könnten so, wenn das Lithiumcarbonat dem Thermalwasser mit einem Ionenaustauscher zu 100% entzogen wird, in jeder geothermischen Dublette bis zu etwa 1 Tonne Lithium am Tag gewonnen werden (360 t/a). Realistischer ist wohl eine Ausbeute von 80-85%. Da das Lithiumkarbonat (Li₂CO₃) das häufigste Lithiumsalz und oft Ausgangsmaterial für andere Li-Verbindungen ist, wird die Lithiumproduktion üblicherweise in LCE (lithium carbonate equivalent) angegen. Der Umrechnungsfaktor von Lithiumcarbonat zu reinem Lithium ist 5,323.

Literatur

Boigk, H. & Schöneich, H. : Die Tiefenlage der Permbasis im nördlichen Teil des Oberrheingrabens. In: Illies, J. H. & Müller, S. (Hrsg.): Graben Problems : 45 - 55. Aufl. Suttgart : Schweizerbart, 1970

Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau (LGBR) Im Regierungspräsidium Freiburg: Geothermische Synthese/Bestandsaufnahme des Oberrheingrabens (1979/1981). Freiburg : Digitale Karten, 2005

Münch, W., Sistenich, HP., Bücker, C., Blanke, T.,:
Möglichkeiten der geothermischen Stromerzeugung im Oberrheingraben - Eine Analyse der geologischen Bedingungen, der Bohr- und Fördertechnik sowie der Kraftwerkstechnik und Wirtschaftlichkeit:
In: VGB PowerTech Nummer 10 (2005)

Sauer, K. , Munck, F. (Hrsg.) Bearbeiter: Maget, P.; Neeb, I.; Tietze, R.: Geothermische Synthese des Oberrheingrabens (Bestandsaufnahme) . Veröff. des geologischen Landesamtes Baden-Württemberg, Strasbourg/Freiburg, 1979

Stober, I. & Jodocy, M. : Eigenschaften geothermischer Nutzhorizonte im baden-württembergischen und französischen Teil des Oberrheingrabens. In: Grundwasser Nummer 14 (2009), S. 127–137

Stober, I., Jodocy, M. & Hintersberger, B.: Vergleich von Durchlässigkeiten aus unterschiedlichen Verfahren - Am Beispiel des tief liegenden Oberen Muschelkalk-Aquifers im Oberrheingraben und westlichen Molassebecken. In: Z. geol. Wiss. : (2012), Nummer 40 (1), S. 1-18

Stober, I., Jodocy, M., Burisch, M. & Person, P.: Tiefenwässer im Oberen Muschelkalk-Aquifer des Oberrheingrabens und des Südwestdeutschen Molassebeckens. In: Grundwasser : (2013), Nummer 18, H. 2, S. 117-127

Weitere Literatur unter Literaturdatenbank und/oder Konferenzdatenbank.