Im Rahmen von Teilprojekt 3 des SEIGER Verbundvorhabens hat die AG Seismologie der Goethe-Universität Frankfurt ein seismisches Array im Pfälzerwald, etwa 12 km westlich der Geothermiestandorte Landau und Insheim, installiert (Abbildung 1). Im Gegensatz zu den bereits existierenden seismischen Netzwerken zur Überwachung geothermisch induzierter Seismizität, bietet das Array die Möglichkeit einer simultanen Überwachung mehrerer Geothermiekraftwerke (Landau und Insheim, aber auch weiter entfernte Kraftwerke) von einem zentralen Standort. Hierbei ist es von Vorteil, dass die Messstationen abseits des Rheingrabens, in einem Gebiet mit wenig Bodenunruhe aufgebaut werden konnten. Dies verbessert das Signal-zu-Rausch Verhältnis und ermöglicht die Detektion von sehr schwachen induzierten Ereignissen. Des Weiteren sind seismische Arrays kostengünstiger und weniger wartungsaufwendig als konventionelle seismische Netzwerke.

Das installierte Array System besteht aus 10 seismischen Messstationen, welche in einem etwa 1 km² großen Feld-, Wald- und Wiesengebiet, südlich von Annweiler am Trifels, installiert wurden (Abbildung 2). Die Stationen werden mittels Solarenergie betrieben und laufen gänzlich autark. Die aufgezeichneten seismischen Messdaten werden mit LTE-Routern in Echtzeit an einen Server der Goethe-Universität Frankfurt übertragen und dort ausgewertet.

Die Lokalisierung der induzierten Erdbeben erfolgt durch eine Array Analyse im Zeitbereich. Hierzu werden zunächst die Laufzeitdifferenzen mit der die Erdbebenwellen an den einzelnen Array Stationen registriert werden genutzt, um die Einfallsrichtung der Welle zu bestimmen (d. h. die Richtung, in der das Beben stattgefunden hat). Dies ist in Abbildung 3 und 4 beispielhaft für ein Erdbeben der Magnitude 0.9, das am 18.08.2021 im Reservoir Insheim stattfand, dargestellt. Anschließend kann die Distanz zwischen Array und Erdbebenquelle aus den Laufzeitdifferenzen von Primär- (P) und Sekundärwelle (S) an den einzelnen Stationen abgeschätzt werden. Das Prinzip beruht hierbei darauf, dass sich longitudinal (P) und transversal (S) Wellen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten im Untergrund ausbreiten.
Eine Zuordnung der registrierten Beben zu den Reservoiren soll zusätzlich durch einen Abgleich mit einem Katalog an Musterfunktionen verifiziert werden. Diese Musterfunktionen werde in Form von Spektrogrammen für eine Vielzahl an induzierten seismischen Events für alle zu überwachenden Kraftwerke erstellt und in einer Datenbank abgespeichert.

Am Ende des Projektes sollen die Array Analyse und die Überwachung der Kraftwerke vollständig automatisiert und nahezu in Echtzeit ablaufen. Ein weiterer Fokus von Teilprojekt 3 liegt daher auf der Entwicklung effizienter Algorithmen, welche eine Benachrichtigung über auftretende Ereignisse mit wenigen Sekunden Zeitversatz ermöglichen.

Das Verbundprojekt SEIGER wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert und vom Projektträger Jülich (PTJ) betreut, Förderkennzeichen: 03EE4003F für das Teilprojekt 3.