Wie Erdwärme sicherer genutzt werden kann

Das misslungene Tiefengeothermie-Projekt «Deep Heat Mining» in Basel verhalf der Geothermie durch Negativschlagzeilen ins Rampenlicht. Nach mehreren Erdbeben bis hin zur Stärke 3,4 im Dezember 2006 wurde das Projekt gestoppt; vergangene Woche kam nun das endgültige Aus. Gleichzeitig wurde auch 100 Kilometer nördlich von San Francisco, in einer der seismisch aktivsten Zonen der Erde, eine geothermische Tiefenbohrung aufgegeben, bei der im Vorfeld technische Probleme auftraten - zuvor wurde das Basler Projekt auch in der kalifornischen Presse viel diskutiert.

Unumstritten ist, dass die Energiegewinnung durch Tiefengeothermie eine vielversprechende alternative Energiequelle ist. In den kommenden Jahren werden hunderte tiefengeothermische Kraftwerke entstehen. Davon ist Domenico Giardini, ETH-Professor und Leiter des Schweizerischen Erdbebendienstes, überzeugt. Ein amerikanisches Expertenteam schätzt, dass bis 2050 zehn Prozent des derzeitigen amerikanischen Energieverbrauchs, also 100'000 Megawatt elektrische Leistung, aus tiefengeothermischen Kraftwerken bezogen werden könnten.

Um die Hitze aus der Tiefe zu nutzen, muss jedoch mindestens 3000 Meter, in der Regel sogar 5000 Meter, tief gebohrt werden. In einem sogenannten «Engineered Geothermal System» (EGS) wird Wasser unter hohem Druck in das undurchlässige Gestein gepresst. Dadurch bilden sich Risse, die allmählich ein Warmwasserreservoir entstehen lassen. Das heisse Wasser gelangt durch weitere Bohrlöcher unter hohem Druck, der verhindert, dass das Wasser siedet, wieder an die Oberfläche und tritt dort aufgrund der Druckentlastung als Wasserdampf wieder aus. Der Dampf treibt Dampfturbinen an, die schliesslich Strom erzeugen. Durch den Vorgang der Felssprengung mit Wasserdruck werden aber auch Mikroerdbeben ausgelöst, die wie in Basel sogar leichte Schäden anrichten können. Dort gab es beispielsweise zahlreiche Risse im Verputz von Häusern. Die von der Versicherung bezahlte Summe für die Schäden belief sich auf rund neun Millionen Franken.

Was ist in Basel schief gelaufen? Für Giardini ist klar, dass das Problem vor allem darin lag, dass im Vorfeld keine ausreichende Risikoanalyse gemacht wurde. Die Industrie habe ein zu rosiges Bild gemalt und berücksichtigte in einer erdbebengefährdeten Region wie Basel nicht ausreichend die lokalen Gegebenheiten und die auf Erdbeben sensibilisierte Öffentlichkeit. Der Seismologe gibt zu bedenken, dass in seismisch aktiven Zonen eher auf Warmwassergewinnung zum Unterhalt von oberflächennahen klassischen Wärmepumpen gesetzt werden sollte, als auf Wärme- und Stromgewinnung mit Tiefengeothermie durch EGS. In jedem Fall sei zuvor eine umfassende Risikoanalyse zu machen, um geeignete Standorte zu identifizieren.

Physikalische Prozesse zu wenig verstanden

Giardini zeigte in einer Veröffentlichung zusammen mit seinem Forscherteam bereits im August 1, was man aus dem Basler Projekt gelernt hat und wo es Klärungsbedarf gibt: Die physikalischen Prozesse und Parameter, welche die aktive Stimulation von Erdbeben aufgrund der Wasserinjektion verursachen und kontrollieren, sind bisher kaum verstanden. So ist etwa nicht bekannt, wie häufig und wie stark die Erdbeben sein können.

Von dem europäischen Projekt «Geiser» (Geothermal Engineering Integrating Mitigation of Induced Seismicity in Reservoirs), das im Januar 2010 startet, erhofft man sich mehr Erkenntnisse. Vorerst sollten im Zweifelsfall nach Ansicht von Giardini Projekte der Tiefengeothermie in sicherer Entfernung von urbanen Zentren zur Stromgewinnung genutzt werden. «Erst wenn wir wissen, wie sich die tiefengeothermischen Systeme, die EGS, physikalisch verhalten, können wir sie auch in erdbebengefährdete Regionen nahe an die Städte bringen», sagt Giardini. Im Fall der derzeit laufenden Bohrung im Triemli sieht er keine grössere Probleme, da die Region deutlich weniger seismisch aktiv ist als Basel. Ausserdem handle es sich hier nicht um EGS, da geplant sei, das natürlich zirkulierende Wasser zu nutzen. Bevor ein Langzeitbetrieb bewilligt wird, gibt es zwei Sondierbohrungen, auf die eine umfassende Risikoanalyse folgen soll.

Für Giardini hat oberste Priorität, dass man sich den Erdbebenrisiken, verursacht durch Geothermiebohrungen, stellt und diese offen benennt. «Jede Technologie hat Risiken, Dämme können brechen und Atomkraftwerke Störfälle haben», sagt er. Diese seien auf breiter Ebene mit Wissenschaftlern, Politikern und der Öffentlichkeit zu diskutieren. Die offene Frage sei, ob die Gesellschaft einen Weg finde, diese sinnvoll abzuwägen und ein bestimmtes Risiko zu akzeptieren.