Seismische Überwachung
Das seismische Monitoring ist ein zentraler Bestandteil des DeepStor-Projekts und geht über die üblichen Anforderungen für Projekte dieser Art hinaus. Um eine umfassende Überwachung zu ermöglichen und gleichzeitig die Forschung zu modernen Methoden des seismischen Monitorings zu unterstützen, werden verschiedene komplementäre Sensortechnologien kombiniert: hochpräzise Seismometer, in Gebäuden installierte Schwingungssensoren, mobile Sensoren sowie faseroptische Messtechniken.
Der Monitoringkonzept basiert auf den geltenden Empfehlungen und gesetzlichen Anforderungen. Ein lokales Netzwerk aus fünf hochempfindlichen Seismometern wurde eingerichtet, um die mit dem Projekt verbundene seismische Aktivität kontinuierlich und unabhängig zu erfassen. Parallel dazu wurden drei Schwingungssensoren in besonders sensiblen Forschungsbereichen installiert. Sie dienen dazu, Vibrationen zu erfassen, die laufende Experimente und Forschungsaktivitäten am KIT potenziell beeinträchtigen könnten.
Die aufgezeichneten Daten fließen in ein sogenanntes Ampelsystem ein. Dieses ermöglicht eine schnelle Reaktion auf ungewöhnliche Bodenschwingungen und definiert Schwellenwerte, ab denen innerhalb des Projekts entsprechende Maßnahmen ergriffen werden müssen. Damit soll beispielsweise verhindert werden, dass Schwingungen empfindliche Laborgeräte beeinträchtigen. Aufgrund der Nähe zu besonders sensiblen Gebäuden und Forschungseinrichtungen auf dem KIT Campus Nord geht den Monitoringkonzept von DeepStor über die üblichen Anforderungen hinaus. Die Schwellenwerte für Bauwerkserschütterungen sind bis hinunter zu 0,03 mm/s definiert und liegen damit deutlich unterhalb der häufig genannten Wahrnehmungsschwelle des Menschen von etwa 3 mm/s.
Die hochpräzisen Seismometer werden durch ein dichtes Netzwerk von Plug-and-Play-Geophonen ergänzt, den sogenannten Raspberry Shake, die in Gebäuden auf dem KIT Campus Nord verteilt sind. Diese Sensoren werden mit der freiwilligen Beteiligung von KIT-Mitarbeitenden im Rahmen eines partizipativen Monitoringansatzes installiert. Die Daten werden öffentlich zur Verfügung gestellt (hier) und ermöglichen eine zusätzliche, räumlich dichte Überwachung des Campus. Eine täglich aktualisierte Bewertung der seismischen Hintergrundgeräuschbedingungen ist ebenfalls verfügbar und gibt einen Überblick über die Messbedingungen an den einzelnen Stationen.
Eine dritte Komponente des Monitoringkonzepts basiert auf faseroptischen Messtechniken. Diese unkonventionelle Sensortechnologie wird im Rahmen von DeepStor in Zusammenarbeit mit dem RUBADO-Projekt untersucht. Die Arbeiten werden unter anderem durch die Nutzung einer Infrastruktur ermöglicht, die im Rahmen des Exzellenzclusters Chem4Quant für die Erforschung der chemischen Gestaltung hochpräziser Quantenarchitekturen aufgebaut wurde (Pressemitteilung).
Eine bestehende faseroptische Telekommunikationsverbindung auf dem KIT Campus Nord, die bis zum Campus Süd reicht, wird genutzt, um Methoden zur Nutzung bestehender Telekommunikationsfasern für seismische Messungen weiterzuentwickeln. Dieser Ansatz wird auf die Erkundungsbohrung DS-1 ausgeweitet. Dazu werden zwei faseroptische Kabel entlang der Bohrung installiert, um die seismische Aktivität direkt entlang des Bohrlochs und damit näher am Untersuchungsziel in der Tiefe erfassen zu können. Neben seismischen Signalen ermöglichen die faseroptischen Kabel auch verteilte Messungen wichtiger Parameter wie Temperatur und Dehnung.
Eine Übersicht über die derzeit installierte Monitoringinfrastruktur – einschließlich Seismometern, Raspberry Shakes und faseroptischen Kabeln – finden Sie hier.
Ansprechpartner: Dr. Jérôme Azzola