Es ist höchste Zeit für Geothermie!
3. Juni 2016 - von Domenico Giardini
Die künftige Energiestrategie ist ein oft diskutiertes Thema in der Schweizer Regierung und Bevölkerung. Denn für das Hauptproblem haben wir noch keine Lösung gefunden: Wie kann die Schweiz nach der Stilllegung ihrer Atomkraftwerke die notwendige Elektrizität produzieren?
Wir alle wissen, dass wir bald unseren Lebensstil ändern müssen, indem wir unseren Kohlendioxidverbrauch drastisch reduzieren, die Isolation unserer Häuser verbessern, unsere Dächer mit Sonnenkollektoren bedecken und Elektroautos fahren. Alle diese Massnahmen werden jedoch nicht helfen, die fehlende Elektrizität nach einem Atomausstieg zu kompensieren. In einem guten Szenario sind das in den Wintermonaten 30 bis 50 % der heutigen Elektrizitätsproduktion. Dies setzt voraus, dass wir es unter ändernden klimatischen, politischen und wirtschaftlichen Bedingungen schaffen, die Kapazität unserer Wasserkraftwerke aufrechtzuerhalten oder gar leicht zu erhöhen.
Bedarf nach Bandenergie
Neue erneuerbare Technologien braucht es insbesondere für die Produktion stetiger Bandenergie, um die schwankende Solar- und Windkraft auszugleichen. Die Energiestrategie 2050 hat die Geothermie als neue Quelle für Grundlast-Elektrizität im Visier, und das aus gutem Grund: Die hohen Temperaturen im Erdinneren – bis zu 6000 °C im Erdkern – machen geothermische Energie allgegenwärtig. Einige Länder nutzen sie bereits erfolgreich für Heizanwendungen und zur Elektrizitätserzeugung, teilweise auch die Schweiz. Hierzulande erhöht sich die Temperatur des Gesteins um 25 bis 30 °C pro Kilometer. Vier bis sechs Kilometer tief im Untergrund herrschen 170 bis 190 °C. In diesen Tiefen gelten zwei Prinzipien, wenn es um die Zukunft der Geothermie geht: Kosten minimieren und Sicherheit maximieren.
Kosten minimieren
Natürlich sind die Kosten geothermischer Energie heutzutage sehr hoch. Dies gilt jedoch auch für alle anderen Technologien, wenn man sie mit den sehr tiefen Preisen auf dem europäischen Elektrizitäts-Spotmarkt vergleicht – nachmittags weniger als 3 Rappen pro Kilowattstunde, aufgrund der extensiven Verbrennung von Kohle in Deutschland. In unserem zukünftigen Energiemix sollten wir keine Technologien ausschliessen, weil wir Angst haben, dass sie in mehreren Jahrzehnten zu teuer sein könnten. Eine ökonomisch nachhaltige Produktion von Geothermie wird in der Schweiz möglich sein. Vor allem, wenn diese Technologie auch in Europa weitere Verbreitung findet.
Sicherheit maximieren
Die grösste Herausforderung für die Sicherheit bei der Erzeugung eines funktionierenden Tiefengeothermie-Reservoirs sind induzierte Erdbeben. Solche ereigneten sich bei den Projekten in Basel 2006 und St. Gallen 2013. Beide Projekte wurden eingestellt, weil die Beben an der Oberfläche spürbare Erschütterungen und leichte Schäden verursachten. Induzierte Seismizität betrifft auch andere Geo-Energie-Anwendungen in verschiedenen europäischen Ländern, beispielsweise die konventionelle und unkonventionelle Erdgas- und Öl-Förderung, die Speicherung von Erdgas, das Verpressen von Abwässern und den Untertagebau. Doch anstatt vor neuen Technologien zurückzuschrecken, müssen wir lernen, das Verhalten des Gesteins bei der Extraktion oder Injektion von Flüssigkeit zu kontrollieren, um dadurch ausgelöste, grössere Erdbeben zu vermeiden.
Das Ziel erreichen
Für eine erfolgreiche Entwicklung der Geothermie ist, wie für jede neue Technologie, eine intensive Experimentierphase verbunden mit kontinuierlichen Investitionen nötig, um ihr gesamtes Potential auszuschöpfen. Das Schweizer Parlament zieht dafür verschiedene Unterstützungsmassnahmen in Betracht, beispielsweise eine Einspeisevergütung, eine Risikogarantie im Falle eines unproduktiven Standorts sowie ein landesweites Bohrprogramm, um den Untergrund genau zu erforschen.
Diese Massnahmen sind nötig, reichen aber wahrscheinlich nicht aus. Wenn wir das Ziel der Energiestrategie 2050 erreichen wollen – jährlich 4.4 Terrawattstunden oder 7 % unserer aktuellen Elektrizitätsproduktion –, müssen alle Beteiligten ihren Teil dazu beitragen:
- Mehrere Kantone sollten sich zusammenschliessen und die Pläne des Bundes unterstützen, indem sie eine gemeinsame Zulassungsregulierung festlegen und verschiedene Projekte koordinieren.
- Ein landesweites Forschungs- und Entwicklungsprogramm für Experimente und Modellierungen sollte bis 2050 gewährleistet sein (wobei das SCCER-SoE ein erster Schritt in die richtige Richtung ist; das Kompetenzzentrum hofft auf einen positiven Entscheid des Parlaments bezüglich der Förderung von Bildung, Forschung und Innovation für den Zeitraum 2017 bis 2020).
- Es braucht Demonstrationsprojekte für verschiedene Techniken und geologische Gegebenheiten, um von 2025 bis 2050 eine elektrische Leistung von jährlich 20 Megawatt zu erreichen.
- Elektrizitätsproduzenten sollten sich gemeinsam engagieren, um Projekte zur Stromerzeugung und direkten Wärmenutzung zu kombinieren.
Es bleibt nicht mehr viel Zeit. Eine landesweite Demonstrationsphase muss jetzt starten! Es ist höchste Zeit für Geothermie!
Diesen Beitrag finden Sie auch im Zukunftsblog der ETH Zürich.
Autor
Prof. Dr. Domenico Giardini ist Leiter des Schweizer Komptenzzentrums für Energieforschung – Strombereitstellung (SCCER-SoE) und Professor in Seismologie und Geodynamik am Institut für Geophysik der ETH Zürich.