Letzte Aktualisierung: 14.02.2014

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Neues Bohrverfahren könnte Petrogeothermie zum Durchbruch verhelfen

Die Schweizer Energieressourcen könnten zukünftig um die der Geothermie deutlich erweitert werden. Die Geo-Energie Suisse AG will diese Ressourcen gleich in fünf Pilotprojekten mit einem neuen Multirisssystem erschließen. Beweist sich dieses Konzept auch in der Praxis, könnte dies der Petrogeothermie auch in Deutschland zum Durchbruch verhelfen.

Erste Erkenntnisse über die Nutzung der Tiefengeothermie lieferte das St. Galler Geothermie-Projekt. Hier ist das Ziel aber eine hydrothermale Nutzung des Malmkalk in rund 4000 Metern Tiefe. (Foto: Sankt Galler Stadtwerke)

Erste Erkenntnisse über die Nutzung der Tiefengeothermie lieferte das St. Galler Geothermie-Projekt. Hier ist das Ziel aber eine hydrothermale Nutzung des Malmkalk in rund 4000 Metern Tiefe. (Foto: Sankt Galler Stadtwerke)

Geothermiepotenzial liegt im Granit und Gneis

In der Schweiz reichen die hydrothermal nutzbaren Sedimentschichten in großen Teilen des Mittellandes und des Juras nur bis in eine Tiefe von 1500 bis 3500 Meter und sind in der Regel mit Gesteinstemperaturen von unter 120 ºC für eine Stromproduktion nicht ausreichend. Unter diesen Sedimentschichten liegt hingegen fast überall das kristalline Grundgebirge - 90 Prozent des tiefen Untergrundes der Schweiz besteht aus Granit oder Gneis - mit Temperaturen von deutlich mehr als 120 °C. Um dieses Geothermiepotenzial zur Stromproduktion nutzbar zu machen, hat die Geo-Energie Suisse AG ein Verfahren entwickelt, das eine hydraulische Stimulation zur Vergrößerung der natürlichen Wasserdurchlässigkeit des kristallinen Grundgebirges möglich macht.

Multiple Risssysteme über vertikale Bohrungen

Bei diesem petrothermalen Verfahren der Geo-Energie Suisse AG wird in einer Tiefe von rund 4500 Metern durch gezielte, hydraulische Stimulation im kristallinen Grundgebirge eine Wasserdurchlässigkeit erzeugt. Die künstlich erstellten, hintereinanderliegenden, geklüfteten Zonen, dienen dann als natürlicher Wärmetauscher durch den sich zugeführtes Wasser erhitzt und an einem weiteren Bohrloch wieder hochgepumpt wird. Neu ist nun, dass dieses sogenannte "Deep Heat Mining" nicht über ein von zwei vertikalen Bohrungen verursachtes Risssystem funktioniert, sondern über viele Risssysteme, die von zwei abgelenkten, waagerechten Bohrungen sukzessive erzeugt werden.

Neues Multirisssystem minimiert Erdbebenrisiko

Dieses Multirisssystem weist gleich mehrere Vorteile auf. Zum einen muss das Fracking des Kristallinen nicht in einem Arbeitsschritt innerhalb einer großflächigen Stimulation des Untergrundes erfolgen. Die Geo-Energie Suisse AG geht daher davon aus, dass so auch das Risiko von Mikroerschütterungen im tiefen Untergrund, wie sie beim Geothermie-Projekt in Basel aufgetreten sind, minimiert werden kann. Die Größe der einzelnen rund 20 bis 40 Wärmeaustauschflächen ist so optimiert, dass nur relativ schwache Erschütterungen auftreten können.

Höhere Energieausbeute und Wirtschaftlichkeit

Zum anderen muss bei einem Stimulationskonzept wie in Basel aufgrund von felsmechanischen Prozessen damit gerechnet werden, dass sich im oberen kühleren Bereich nur einzelne Fließpfade ausbilden, was die Energieproduktion und somit das Kosten-Nutzenverhältnis der Tiefbohrungen stark beeinträchtigt. Beim horizontalen Multirisssystem wird hingegen das Temperaturniveau auf der Solltiefe voll ausgeschöpft und andererseits lässt sich die Durchströmung des "Durchlauferhitzers" viel besser steuern. Durch die Vielzahl an Risssystemen wird zudem das Betriebsrisiko minimiert, dass sich ein einzelnes, zusammenhängendes Risssystem wieder teilweise oder ganz schließen könnte. Trotz der höheren Kosten der saigeren Bohrungen und des multiplen Ausbaus der Injektions- und Extraktionsrohre soll das Multiriss-Konzept laut Geo-Energie Suisse AG daher eine höhere Wirtschaftlichkeit aufweisen.

Erste Bohrarbeiten Anfang 2016 geplant

Ob sich das Multiriss-Konzept auch dementsprechend in der Praxis umsetzen lässt, soll sich in 5 avisierten Pilotkraftwerken mit einer Leistung von jeweils 5 MW in Haute-Sorne, Avenches, Etzwilen, Triengen und Pfaffnau zeigen. Die größte Aussicht auf Umsetzung hat das Projekt in Haute-Sorne im schweizer Kanton Jura. Hier wurde Ende Januar das Baugesuch eingereicht. Gemäß dem kantonalen Verfahren könnte dann Ende 2014 oder anfangs 2015 mit der Erteilung der Baubewilligung gerechnet werden. Anfangs 2016 könnte gemäß heutiger Projektplanung mit den Bohrarbeiten begonnen werden.

Deutsche Geothermiebranche könnte profitieren

Beweist sich dieses Konzept auch in der Praxis, könnte dies der Petrogeothermie auch in Deutschland zum Durchbruch verhelfen. Denn hier schlummern wie in der Schweiz insbesondere im Oberrheingraben große hydrothermale als auch petrogeothermische Potenziale. Mit Blick auf die bisherigen Projekte in Basel und auch in Landau in der Pfalz, bei denen es teilweise durch das Fracken als auch den hydrothermalen Betrieb zu induzierter Seismizität kam, zogen sich allerdings viele Projektentwickler vom Markt zurück. Als eines der aussichtsreichen Projekte erweist sich aktuell nur das Geothermie-Projekt des Überlandwerk Groß-Gerau.

Schematische Grafiken zum Multirisssystem der Geo-Energie Suisse AG finden Sie bei uns auf Facebook.

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