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28.09.2021

Die Erde kontrolliert erzittern lassen

Das Bedretto-Felslabor befindet sich in der Mitte eines 5,2 Kilometer langen Stollens, der das Tessin mit dem Furkatunnel verbindet.
Das Bedretto-Felslabor befindet sich in der Mitte eines 5,2 Kilometer langen Stollens, der das Tessin mit dem Furkatunnel verbindet. Bild: KEYSTONE/URS FLUEELER
Geothermie – Im Bedretto-Felslabor bringen Geophysikerinnen und Geophysiker das Gestein zum Bersten. Tief im Inneren des Gotthardmassivs überprüfen sie, wie sich Geothermie sicher, nachhaltig und effizient nutzen liesse.

Das Erdinnere ist ein gigantisches Wärmereservoir, das sich die Geothermie zunutze macht. Oftmals ist das heisse Gestein allerdings zu wenig porös, sodass Wasser darin nicht zirkulieren kann. Deshalb bringen Forschende das Gestein zum Bersten: Unter Hochdruck in Bohrlöcher gepresstes Wasser erzeugt neue Risse oder vergrössert bestehende.

Dadurch gelangt ins Gestein geleitetes Wasser in die Tiefe, wo es sich erwärmt und wieder an die Oberfläche gepumpt werden kann. Die Bildung eines solches Risssystems für die Nutzung der geothermischen Energie nennen Fachleute hydraulische Stimulation. Diese birgt allerdings das Risiko für spürbare oder gar schadbringende, vom Menschen verursache Erdbeben.

Ausgeklügeltes Messsystem

Vom Eingang des ehemals stillgelegten, rund fünf Kilometer langen Stollens, der das Tessin mit dem Furkatunnel verbindet, führt ein halbstündiger Fussmarsch ins Bedretto-Felslabor.

Hier, 1,5 Kilometer unter der Erdoberfläche, versuchen die Forschenden der ETH Zürich und des Schweizerischen Erdbebendienstes (SED) im Rahmen des Projekts VALTER (Validating of Technologies for Reservoir Engineering) zu ergründen, wie sich das Risiko induzierter Beben kontrollieren und reduzieren liesse. Am Dienstag stellten die beteiligten Geophysikerinnen und Geophysiker das Projekt den Medien vor Ort vor.

Um die physikalischen Prozesse im kristallinen Gestein während der Stimulation zu verstehen, bohrten die Forschenden mehrere Löcher, bis zu 300 Meter lang, in den Felsen. Die Bohrlöcher bestückten sie entlang von insgesamt 1300 Metern mit rund 200 Sensoren, die jede Temperaturänderung und jede noch so kleine Bewegung des Gesteins registrieren.

Aus Vergangenheit gelernt

Obwohl Geothermie-Projekte in der Schweiz bisher zum Scheitern verurteilt waren, schreiben Forschende die Technologie mitnichten ab. Auch in der Energiestrategie des Bundes soll die stetig verfügbare, erneuerbare Energiequelle helfen, aus der Kernenergie auszusteigen und fossile Energieträger soweit wie möglich überflüssig zu machen. Der ETH-Geophysiker Hansruedi Maurer, Leiter des VALTER-Projektes, sagte denn auch: "Die Misserfolge der vorangegangen Geothermie-Projekte entstanden hauptsächlich, weil Wissen über die physikalischen Prozesse fehlte."

So sei in Basel, wo im Jahr 2006 ein Erdbeben der Magnitude 3,4 registriert wurde, zu viel Gestein auf einmal stimuliert worden. "Wir werden nun neue Konzepte anwenden, indem wir immer nur sehr kurze Abschnitte des Bohrlochs auf einmal stimulieren", erklärte Maurer im Gespräch mit der Nachrichtenagentur Keystone-SDA. Dadurch erhoffen sich die Forschenden, die seismische Aktivität besser kontrollieren zu können. Ende Oktober sollen die Stimulationsprojekte beginnen und bis kommenden Frühling dauern.

Vertrauen in Technologie stärken

Das vom Bundesamt für Energie (BFE) finanzierte Projekt schliesst an frühere Experimente an, die die Forschenden tief im Aaremassiv am Grimselpass durchgeführt haben. Der Unterschied: Der Bedretto-Stollen ermöglicht Experimente in einem viel grösseren Massstab: "Von ehemals zehn auf einige Hundert Meter, was die Erkenntnisse sehr nah an ein geothermisches Reservoir bringt", sagte Maurer.

So sollen die dazugewonnenen Erfahrungen als Grundlage dienen, um geothermische Reservoire künftig sicher zu erschliessen und nachhaltig zu nutzen. Und nicht zuletzt möchten die Forschenden dank des Bedretto-Felslabors auch das Vertrauen der Öffentlichkeit in die Tiefengeothermie stärken. Denn schliesslich bleibt die Frage: Wie offen steht die Schweizer Bevölkerung der Geothermie gegenüber nach den Erfahrungen mit Basel und St. Gallen?

  • Der Eingang des Tunnels, in dem sich das Bedretto-Felslabor befindet. Bild: KEYSTONE/URS FLUEELER
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  • Das Bedretto-Felslabor ist ausgestattet mit zahlreichen Sensoren und Kabeln. Bild: KEYSTONE/URS FLUEELER
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  • Um die physikalischen Prozesse im Gestein während der Stimulationsexperimente minutiös aufzuzeichnen, bohrte das Team zahlreiche Bohrlöcher im Bedretto-Felslabor. Bild: KEYSTONE/URS FLUEELER
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Keystone-SDA