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2.6 – Nutzung des Untergrundes

Jede Sekunde wird in Deutschland eine Fläche von 15 Quadratmetern für neue Siedlungsprojekte und Verkehrsmaßnahmen beansprucht. Die Nutzung freier Flächen erfolgt oft auf Kosten der Lebensbedingungen von Menschen, Tieren und Pflanzen. Das rasante Wachstum der Ballungsräume, besonders in den Industrienationen, führt dazu, dass der Lebensraum an der Oberfläche knapper wird.

Doch es gibt eine Ausweichmöglichkeit: den Untergrund. Dort können Verkehrswege wie Straßen- und Eisenbahntunnel oder U-Bahnen gebaut werden, aber auch Produktionsstätten, zum Beispiel für Computertechnik und Elektronik, und Untertagedepots für die Lagerung von Lebensmitteln oder sensiblen Geräten.

Für die Nutzung des Untergrundes sind natürliche und künstliche Hohlräume von großer Bedeutung. Sie dienen als Energiespeicher, etwa in Pumpspeicherkraftwerken, als Erdöl- und Erdgasspeicher, zum Beispiel in Salzkavernen mit einem Aufnahmevolumen von bis zu einer Million Kubikmeter, oder als CO2-Speicher zur Emissionsminderung von Kraftwerken. Als Letztere lassen sich zum Beispiel salzige Grundwasserleiter oder erschöpfte Erdgaslagerstätten nutzen. Toxische Abfälle werden in Untertagedeponien entsorgt und Bergwerke mit industriellen Reststoffen versetzt. Auch Endlager für radioaktive Abfälle müssen untertage geschaffen werden.

Natürliche und künstliche Hohlräume

Sowohl natürliche als auch künstlich hergestellte Hohlräume bieten viele Vorteile. Sie bieten Schutz vor Naturgefahren, vor oberirdischen Erschütterungen, vor Lärm und Strahlung, sowie vor Witterungseinflüssen. Sie sind daher optimal geeignet, um hochsensible Produkte herzustellen und zu lagern. Sie bieten auch sicherheitstechnische Vorteile: Da Untertageanlagen nur über definierte Zugänge zu erreichen sind, gestalten sich Zugangskontrollen einfacher.

Die Nutzung des Untergrundes reduziert naturgemäß die oberirdische Bebauung und trägt so zur Schonung der Landschaft bei. Weil Biotope erhalten bleiben, profitiert auch der Umweltschutz.

Standortsuche und der geologischen Erkundung

Bevor der Untergrund genutzt werden kann, müssen Geowissenschaftler und Ingenieure intensive Untersuchungen durchführen. Nach der Standortsuche und der geologischen Erkundung folgt die geotechnische Begutachtung und Überwachung. Dabei kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz:

  • Geophysikalische Messmethoden (Radarmessungen, Seismik, Mikroakustik)
  • Geologische Kartierung (Strukturgeologie und Tektonik)
  • Untersuchung der gesteinsphysikalischen, geochemischen und felsmechanischen Eigenschaften der Wirtsgesteine in-situ und im Labor
  • Geologische 3D-Modelle
  • Geotechnische Messungen (felsmechanische und ingenieur­geologische Messungen)
  • Risskartierungen
  • Numerische thermisch-hydraulisch-mechanisch-chemische Modellberechnungen
  • Gebirgsüberwachungsprogramme
Dreidimensionale geologische Modelle helfen beim Neubau von Kavernen

Dreidimensionale geologische Modelle helfen beim Neubau von Kavernen (Quelle: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), Hannover)

Um genug Flächen für die Stadtentwicklung, Verkehrs- und Industrieplanung bereitzustellen, wird die Planung künftig den Bereich unter der Erdoberfläche noch mehr berücksichtigen müssen. Dabei ist zu beachten, dass der Untergrund auch als Rohstoffreserve genutzt wird, die in Konkurrenz zu Untertageanlagen stehen kann.

Test eines neu entwickelten Vibratorquellensystems für die Vorauserkundung bei Tunnelbauprojekten im Festgestein

Test eines neu entwickelten Vibratorquellensystems für die Vorauserkundung bei Tunnelbauprojekten im Festgestein (Piora-Sondierstollen; Foto: Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik (LIAG), Hannover , Verbundprojekt OnSITE)

Wissenschaftliche Herausforderungen

Die bessere Erkundung des Untergrundes ist eine Herausforderung für die Zukunft. So müssen Technologien für den Tunnelbau weiterentwickelt werden, die noch während des Bohrbetriebs eine zerstörungsfreie, hochauflösende Vorerkundung des voraus liegenden Gesteins mit seismischen Wellen erlauben. Um den geologischen Untergrund in dicht besiedelten Regionen zu erkunden, sind seismische Messungen mit einem Nutzsignal nötig, das sich eindeutig aus dem Rauschen der Stadt herausfiltern lässt.

Maschinenkaverne des Pumpspeicherwerks Waldeck II

Maschinenkaverne des Pumpspeicherwerks Waldeck II (Foto: E.ON Wasserkraft GmbH, Kompetenzgruppe Mitte/Edersee, Pumpspeicherkraftwerk Waldeck II)

Auch die Sicherheit von Endlagern für radioaktive Abfälle oder von künftigen unterirdischen Speichern des Treibhausgases CO2 kann durch bessere Messmethoden weiter erhöht werden. Eine weitere Aufgabe besteht darin, Prognosen zu erstellen, wie sich der Boden oberhalb von Erdgasfeldern, über Erdgas- und Erdölspeichern in Salzkavernen und über CO2-Speichern absenkt oder hebt. Landabsenkungen und -hebungen lassen sich mit Hilfe von Satelliten frühzeitig erkennen, wie sich in den letzten Jahren gezeigt hat. Diese satellitengestützten Methoden gilt es weiterzuentwickeln.

Prognosen

zuletzt geändert am 2014-08-26 11:05:01 durch Jana Stone | Impressum