Nachdem der Bundesrat und das Parlament im Jahr 2013 die Energiestrategie 2050 festgelegt haben, wurden knapp ein Jahr später die acht Kompetenzzentren für Energieforschung gegründet. Das SCCER-SoE ist eines davon und steht für innovative und nachhaltige Forschung in den Bereichen Wasserkraft und Geothermie. Somit konzentriert es sich auf Elektrizität, die entweder flexibel oder als Bandenergie ununterbrochen produziert werden kann. In enger Kooperation zwischen Wissenschaft und Industrie erarbeitet das SCCER-SoE Antworten auf folgende drei Kernfragen:

• Ist es möglich, mit Tiefengeothermie fünf bis zehn Prozent der benötigten Elektrizität in der Schweiz sicher und zu einem konkurrenzfähigen Preis zu generieren?

• Ist die CO2-Speicherung eine brauchbare Methode, um Elektrizität aus fossilen Energiequellen nahezu klimaneutral zu erzeugen?

• Wie und mit welchen Kosten kann die Produktivität von Wasserkraftwerken um zehn Prozent gesteigert sowie deren Flexibilität erhöht und die dafür nötige Infrastruktur langfristig aufrechterhalten werden?

Um diese Fragen zu beantworten, arbeiten momentan rund 240 wissenschaftliche sowie administrative Mitarbeitende, DoktorandInnen und ProfessorInnen an über 100 Projekten. Davon befinden sich einige in der Planungs- oder Startphase, andere erzielten bereits erste Ergebnisse oder sind schon erfolgreich am Projektende angelangt.

Im Rahmen dieses Newsletters gewähren wir Ihnen zwei bis drei Mal jährlich exklusive Einblicke in die Projekte des SCCER-SoE. In dieser Ausgabe nehmen wir Sie mit in die Tiefen des Grimselmassivs und in luftige Höhen über den Alpen. Daneben erfahren Sie rückblickend von unseren Highlights im Jahr 2015 sowie von wichtigen Anlässen in der Zukunft.

Am 10. und 11. September 2015 fand zum zweiten Mal die SCCER-SoE Jahreskonferenz an der Universität Neuchâtel statt. Renommierte Gastredner aus Wissenschaft, Industrie und Politik präsentierten neueste Erkenntnisse bezüglich Wasserkraft und Geothermie in der Schweiz. Zudem beteiligten sich die beinahe 150 Teilnehmenden rege an Diskussionen rund um alle laufenden Projekte, die auf Postern vorgestellt wurden.

Haben Sie die Jahreskonferenz verpasst oder wollen etwas nachschlagen? Klicken Sie hier, um zu sämtlichen Vortragsfolien und Postern (geordnet nach Task) zu gelangen, die an der Jahreskonferenz präsentiert wurden.

Eine Premiere für das SCCER-SoE und NRP 70: Vor knapp drei Wochen folgten rund 40 Doktorierende der Einladung zur viertägigen PhD School über die Themen Wasserkraft und Geothermie. Das idyllische und abgelegene Hotel Grimsel Hospiz eignete sich dank seiner Nähe zum Felslabor Grimsel und zum komplexen Wasserkaftsystem der Kraftwerke Oberhasli AG (KWO) als idealer Standort.

Nach einer übergreifenden Einführung in beide Thematiken nahmen die Doktorierenden – nun aufgrund der Forschungsthemen in zwei Gruppen unterteilt – an verschiedenen Fachvorträgen und Workshops teil. Dabei sorgten Vertreter aus Forschung, Wirtschaft und Politik dafür, dass sich den Doktorierenden neue Sichtweisen auf ihre Forschungsgebiete eröffneten. Am letzten Tag – bei 40 cm Neuschnee – lockte die Wärme des Berginneren mit einer ausführlichen Besichtigung des Pumpspeicherwerks Grimsel 2 sowie des Felslabors der Nagra. Ebenso lehrreich war der Austausch in den Pausen und Abendstunden, was die PhD School sehr wertvoll machte und die schneefallbedingt etwas abenteuerliche Anreise um ein Vielfaches kompensierte.

Bericht von Severin Stähly, EPFL-LCH

Im Laufe der letzten zehn Monate hiess das SCCER-SoE sechs neue ProfessorInnen in seinem Team willkommen. Sie alle sind im Bereich der Geothermie spezialisiert und nun an vier Schweizer Hochschulen anzutreffen:

• Stephen Miller am Centre for Hydrogeology and Geothermics der Universität Neuchâtel
• Martin Saar leitet die Gruppe Geothermal Energy and Geofluids der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich
• Marie Violay am Laboratory of Experimental Rock Mechanics der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne
• Benoît Valley am Centre for Hydrogeology and Geothermics der Universität Neuchâtel
• Brice Lecampion am Geo-energy Laboratory – Gaznat Chair on Geo-energy der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne
• Matteo Lupi in der Gruppe Reservoir Geology and Sedimentary Basin Analysis an der Universität Genf

Seit einigen Wochen herrscht im Felslabor Grimsel in 450 Metern Tiefe emsiges Treiben aufgrund des interdisziplinären Projekts "In-situ Stimulation and Circulation". Dabei analysieren der Projektleiter Dr. Florian Amann und seine Teammitglieder, wie die für ein funktionierendes Geothermieprojekt nötige Gesteinsdurchlässigkeit erzeugt werden kann, ohne grössere Erschütterungen zu verursachen.

Bis jetzt wurden bereits fünf Bohrlöcher mit einer Gesamtlänge von 140 Metern gebohrt und erste Tests durchgeführt. Einer dieser Versuche dient dazu, anhand hydraulischer Methoden (sogenannten Mini-Fracs) die in-situ Spannungen in kristallinem Gestein, insbesondere im Bereich grösserer Störzonen, zu bestimmen. Dazu wurde in drei Bohrlöcher Wasser eingepumpt, bis der Druck so weit anstieg, dass der Fels riss. Anschliessend wurde die Hochdruckpumpe ausgeschaltet, wobei der charakteristische Druckverlauf im Bohrloch Hinweise auf die minimale Spannung im Gestein gab. Während dieser Vorgänge erfassten zahlreiche Messinstrumente in Echtzeit die mikro-akustischen Aktivitäten. Die Ergebnisse zeigen, wie sich die hydraulisch induzierten Risse sowohl während der Pumpphase als auch während des Pumpstillstands radial vom Bohrloch ausbreiten. Dies ist insbesondere von Bedeutung, da die Richtung und Grösse der Gebirgsspannungen vor diesem Test nicht mit Sicherheit bekannt waren.

Sobald die Bohrarbeiten, der Messnetzausbau sowie weitere Versuche abgeschlossen sind, werden Mitte nächstes Jahr die definitiven Stimulationen durchgeführt.

Was?
Das Ziel dieses Projekts ist es, die Dicke aller Schweizer Gletscher inklusive der Topographie des Gletscheruntergrunds möglichst präzise zu vermessen.

Weshalb?
Der Rückgang der Gletscher wird die Verfügbarkeit von Wasser in Bächen und Flüssen verändern. Neben der Trinkwasserversorgung und Bewässerung wird das Wasser in den Schweizer Alpen auch intensiv für die Stromproduktion genutzt. Prognosen über die zukünftigen Wassermengen in den Einzugsgebieten der grossen Wasserkraftwerke bleiben unsicher, solange das aktuelle Volumen der Gletscher nicht genauer bekannt ist. Ausserdem können momentan vergletscherte Täler potentielle Staudamm-Standorte der Zukunft werden. Eine genaue Kenntnis des Gletscheruntergrundes erlaubt schon jetzt deren Identifizierung.

Wer?
Die Messungen werden in einer Kooperation zwischen der Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie (VAW) und dem Institut für Geophysik (IG) an der ETH Zürich durchgeführt. Massgeblich finanziert wird das Projekt durch das SCCER-SoE (Task 2.1) und die Schweizer Geophysikalische Kommission (SGPK). Die leitenden Professoren sind Prof. Dr. Martin Funk an der VAW und Prof. Dr. Hansruedi Maurer am IG. Das ausführende Team besteht aus Dr. Lasse Rabenstein (VAW und IG), Dr. Andreas Bauder (VAW), Lisbeth Langhammer (IG) und Christoph Bärlocher (IG). Weitere Kooperationspartner sind GEOSAT SA und Air-Glaciers sowie BRTechnik.

Wie?
Unter bestimmten Vorrausetzungen können elektromagnetische Wellen eines Radars das Gletschereis durchdringen und die Reflektion des Radarsignals am Gletscheruntergrund kann an der Oberfläche aufgezeichnet werden, ähnlich dem Prinzip eines akustischen Echolotes. Das ambitiöse Ziel, alle Schweizer Gletscher auf diese Weise zu vermessen, macht es nötig, den Messprozess zu beschleunigen, indem man das Radarsystem an einem Helikopter installiert. Solche luftgestützten Systeme müssen individuell entwickelt werden. In einer ersten Phase des Projektes wurde ein neues System zusammengestellt, welches auch dort Abbilder des Gletscheruntergrunds erstellen kann, wo ein Vorgängersystem versagt hatte. Schlussendlich werden die vermessenen Radarflugtransekte in ein glaziologisches Eisdickenmodell gespeist und eine kontinuierliche Karte der Gletscherbetttopographie wird berechnet.

Wann?
Die systematische Vermessung der Gletscher wird nach Abschluss der Entwicklungsphase und erfolgreichen Tests im Frühjahr 2015 in den nächsten drei Wintersaisons durchgeführt. Eine Vermessung im Winter ist deswegen vorzuziehen, weil sommerliches Schmelzwasser das Radarsignal zu sehr dämpft.

Link zur Projektwebseite

Ein wichtiger Meilenstein in der Entwicklung des SCCER-SoE steht kurz bevor: die Beurteilung durch ein Expertengremium im Auftrag der Kommission für Technologie und Innovation (KTI). Während eines ganzen Tages wird die Projektleitung Rede und Antwort stehen und über mögliche Erweiterungen der Aktionsfelder im Rahmen der zweiten Projektphase (siehe nächsten Beitrag) diskutieren.

Ende 2016 wird die Implementierungsphase des SCCER-SoE abgeschlossen sein. Aus diesem Grund reicht die Projektleitung im nächsten Frühling einen Antrag ein, welcher die Pläne für die zweite Phase des SCCER-SoE detailliert beschreibt und begründet. In dieser Phase von 2017 bis 2020 gilt es, wichtige Pilotprojekte umzusetzen und Technologien weiterzuentwickeln, um die Ziele der Energiestrategie 2050 rechtzeitig und vollständig realisieren zu können.

Die Eidgenössische Energieforschungskommission (CORE), das Bundesamt für Energie (BfE), der Schweizerische Nationalfonds (SNF) und die Kommission für Technologie und Innovation (KTI) organisieren im Frühjahr 2016 die zweitägige Schweizerische Energieforschungskonferenz. Ziel ist es, einer interessierten Öffentlichkeit von Forschenden, Managern, Bundespolitikern und Verwaltungsmitgliedern die Ziele der BFI-Botschaft 2017-2020 (Förderung von Bildung, Forschung und Innovation) aufzuzeigen und näher zu bringen. Teil davon sind auch die zweiten Projektphasen der acht SCCERs.