Experimente zur hydraulischen Stimulation im Bedretto-Felslabor

30.09.2021 | Forschung

Im Rahmen des Projektes VALTER (Validating of Technologies for Reservoir Engineering) erproben ein Team von Geophysiker:innen der ETH Zürich und des Schweizerischen Erdbebendienstes (SED) derzeit die Durchführung hydraulischer Stimulation im Bedretto-Felslabor.

Obwohl vielerorts ausreichend hohe Temperaturen im Untergrund vorhanden sind, ist eine geothermische Nutzung aufgrund von geringer Porosität im Gestein oftmals nicht möglich. Für die Förderung hydrothermaler Wässer bedarf es Wegsamkeiten und zusammenhängende Risssysteme entlang derer das Wasser an die Erdoberfläche geleitet werden kann. Im Gegensatz zur hydrothermalen Geothermie, bei welcher bereits ein natürliches Risssystem besteht, ist die petrothermale Nutzung Tiefer Geothermie auf die künstliche Erzeugung derartiger Wegsamkeiten angewiesen. Dabei beschreibt die hydraulische Stimulation ein Verfahren, bei welchem Wasser unter Hochdruck in zuvor hergestellte Bohrlöcher verpresst wird, um somit neue Risse zu erzeugen oder das bestehende Risssystem zu erweitern. Im Anschluss könne dann Wasser in den tieferen Untergrund entlang des angelegten Risssystems geleitet werden, sich durch die hohen Temperaturen im Gestein erwärmen und anschließend wieder nach oben befördert werden, um für die Wärme- oder Stromversorgung genutzt zu werden.

Durch unzureichende Kenntnis der beteiligten physikalischen Prozesse im Gestein, habe die hydraulische Stimulation in der Vergangenheit allerdings zum Auftreten induzierter Seismizität geführt, wie beispielsweise in Basel oder St. Gallen. Daher bedarf es weiterer Untersuchungen und Experimente, um künftig eine sichere, nachhaltige und effiziente Nutzung Tiefer Geothermie zu gewährleisten.  

Projekt VALTER der ETH Zürich und des SED

Ziel des Projektes VALTER ist es tiefere Erkenntnisse über die physikalischen Prozesse des Kristallingesteins während einer hydraulischen Stimulation zu erlangen und somit induzierte Seismizität besser zu kontrollieren und eventuelle Risiken reduzieren zu können. Derweil befindet sich das Bedretto-Felslabor ca. 1,5 km unter der Erdoberfläche inmitten eines über 5 km langen Stollens, welcher das Tessin mit dem Furkatunnel verbindet.

Für die Untersuchungen im kristallinen Gestein wurde eine Vielzahl an Löchern mit bis zu 300 m Länge in den Felsen gebohrt. Auf einer Strecke von insgesamt 1300 m wurden in Nähe der Bohrlöcher zusätzlich 200 Sensoren angebracht, welche Temperaturänderungen sowie jegliche Bewegungen registrieren.

Laut des ETH-Geophysikers Hansruedi Maurer, Leiter des VALTER-Projektes, solle jeweils nur ein kleiner Abschschnitt des Bohrlochs auf einmal stimuliert werden, um so die seismische Aktivität zu beobachten und besser zu kontrollieren.

Das Projekt, welches vom Bundesamt für Energie (BFE) finanziert wird, gilt demnach als Nachfolger vorheriger Experimente im Aaremassiv am Grimselpass. Allerdings ermöglichen die Bedingungen des Bedretto-Felslabors, die Durchführung von Experimenten in einem weitaus größeren Maßstab.

Die gewonnenen Erkenntnisse sollen im Nachgang als Grundlage für die sichere Erschließung und nachhaltige Nutzung geothermischer Reservoire dienen. Besonders im Hinblick auf die seismischen Ereignisse in der Vergangenheit, sei die gesellschaftliche Akzeptanz der Tiefen Geothermie sehr wichtig. Dabei repräsentiert die Tiefe Geothermie eine zu jeder Zeit verfügbare und erneuerbare Energiequelle, welche dazu beiträgt aus der Kernenergie und der Nutzung fossiler Energieträger auszusteigen.

Aktuell plane man mit einem Beginn der Stimulationsprojekte Ende Oktober mit einer voraussichtlichen Laufzeit bis Frühling nächsten Jahres.

Quelle:

vilan24