Investigation of geothermal potential in lower devonian formations of Rhenish Maassif, Eifel region, Germany

This research analyzes the petrophysical characteristics and structural features of Lower Devonian sandstones in the Eifel region of the Rhenish Massif, Germany, to determine their geothermal potential. By laboratory testing, field investigation, and comparisons with other geothermal projects, the study evaluates the potential of geothermal energy production in this area. The results show that the thermal conductivity of the sandstones is appropriate for heat transfer, with values ranging from 3.913 to 5.640 W/m·K (dry) and 4.524 to 6.19 W/m·K (saturated). However, porosity (2–3.5%) and permeability (4.80 × 10⁻¹⁹ to 5.37 × 10⁻¹⁸ m²) are very low, that means fluid flow strongly depend on fractures and faults systems in this region. Structural investigation confirms that the Monschau Shear Zone (MSZ) with NW-SE trending, normal faults and thrust faults near the sampling points can have an important effect in enhancing permeability in formations including Rurberg, Monschau and Heimbach Formation. But due to the uncertainty and limitations between the surface and underground condition, the fracture systems should be investigated with precise methods to know the possibility of using EGS (Enhanced Geothermal Systems). Comparisons with geothermal studies in Germany and Luxembourg show that while the thermal properties of Eifel sandstones are favorable, their lower permeability makes fractures even more important for geothermal viability. Based on this study, the Eifel area has geothermal potential, but the existence of open, connected fractures or artificial reservoir stimulation is necessary for being a successful project. Future research should focus on detailed geophysical imaging, stress analysis, and hydrothermal modeling, as well as economic and environmental feasibility assessments, in order to optimize geothermal energy development in the study area.

Questo studio esplora il potenziale geotermico delle arenarie del Devoniano inferiore nella regione dell'Eifel, Massiccio Renano, Germania, analizzando le loro proprietà petrofisiche e caratteristiche strutturali. Attraverso indagini sul campo, test di laboratorio e confronti con altri progetti geotermici, la ricerca valuta l'idoneità della produzione di energia geotermica in questa regione. I risultati mostrano che la conduttività termica delle arenarie è favorevole al trasferimento di calore, con valori tra 3,913 e 5,640 W/m·K (a secco) e 4,524 e 6,19 W/m·K (saturato), mentre la porosità (2–3,5%) e la permeabilità (4,80 × 10⁻¹⁹ - 5,37 × 10⁻¹⁸ m²) sono molto basse, rendendo il flusso di fluido fortemente dipendente dai sistemi di fratture e faglie. L'analisi strutturale conferma che la Zona di Shear di Monschau (MSZ) e le faglie normali e di sovrascorrimento vicino ai punti di campionamento possono migliorare la permeabilità nelle formazioni di Rurberg, Monschau e Heimbach, ma a causa delle incertezze tra le condizioni superficiali e sotterranee, i sistemi di fratture devono essere studiati con metodi più precisi per valutare la possibilità di implementare sistemi geotermici potenziati (EGS - Enhanced Geothermal Systems). Il confronto con studi geotermici in Germania e Lussemburgo mostra che, sebbene le proprietà termiche delle arenarie dell'Eifel siano promettenti, la bassa permeabilità rende le fratture un fattore cruciale per la fattibilità geotermica. Questo studio conclude che l'Eifel ha un potenziale geotermico, ma il successo del progetto dipende dalla presenza di fratture aperte e connesse o dall'uso di tecniche di stimolazione artificiale del serbatoio. Per ottimizzare lo sviluppo geotermico nell'area, future ricerche dovrebbero concentrarsi su imaging geofisico avanzato, analisi dello stato di sollecitazione, modellazione idrotermale e valutazioni economiche e ambientali.