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Unwillkommenes Nachbeben

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 11.09.2007 19:58

Das ehrgeizige Geothermieprojekt in Basel ist gestoppt worden - zumindest vorläufig. Mehrere Erdstöße, zum Teil begleitet von einem explosionsartigen Knall, hatten die Bewohner des Stadtteils Kleinhüningen beunruhigt und den Bauträger Geopower veranlasst, die Arbeiten ruhen zu lassen. Dort sollte nach dem so genannten Hot-Dry-Rock-Verfahren (HDR) Erdwärme für die Erzeugung von Nahwärme und Strom genutzt werden. Das Verfahren benutzt die Hitze des Gesteins in rund 5000 Metern Tiefe als eine Art Heizplatte für Wasser, das man durch eine Bohrung herunterleitet und durch eine weitere wieder aufsteigen lässt. Zwischen den Bohrungen strömt das Wasser durch Risse im Gestein und wird dabei aufgeheizt. Im elsässischen Soultz-sous-Forêts wird bereits seit den 90er Jahren eine entsprechende Forschungseinrichtung betrieben.

Begonnen hatten die Probleme in Basel Anfang Dezember, als die ausführende Firma mit Hochdruck Wasser in das rund 5000 Meter tiefe Bohrloch presste. So sollen im Granitgestein in dieser Tiefe Risse geöffnet oder vergrößert werden, durch die später das Wasser strömen und sich aufheizen kann. "Bei solchen Arbeiten muss man mit kleineren Beben rechnen", so Geothermieexperte Reinhard Jung vom GGA-Institut in Hannover, "wir benutzen sie sogar, um die Ausweitung des Risssystems im Untergrund zu verfolgen." In der Forschungseinrichtung von Soultz hatte es auch Beben gegeben, das stärkste hatte jedoch die Magnitude 2,8 auf der Richter-Skala erreicht, gerade ausreichend, um spürbar zu sein.

Blick aus der Vogelperspektive auf das Gelände in Basel-Kleinhüningen. Quelle: Geopower

In Basel dagegen registrierten die Messstationen drei Beben, die mit Werten zwischen 2,7 und 3,4 den Wert aus Soultz zum Teil deutlich überschritten. Jung: "Wenn man bedenkt, dass die Magnitudenskala logarithmisch ist, war das Beben in Basel zehn Mal stärker als in Soultz." Mit solchen Beben hatte man in der Schweizer Grenzstadt aber offenbar nicht gerechnet. Noch größer wurde das Erstaunen, als sich am ersten Januarwochenende ein Nachbeben der Stärke 3,1 ereignete, denn seit dem 9. Dezember wurde kein Wasser mehr in den Basler Untergrund gepresst. Die Geologen gingen daher davon aus, dass im Lauf der Wochen die Beben sowohl an Häufigkeit als auch an Stärke nachlassen sollten. Ein Nachbeben so stark wie im Januar war nicht erwartet worden. "Vermutlich hat das Wasser eine bereits bestehende Spannungszone im Untergrund erreicht und dort ein Beben ausgelöst", so Nicolas Deichmann vom Schweizerischen Erdbebendienst in Zürich. Basel gehört schließlich im deutschsprachigen Raum zu den Gebieten mit dem höchsten Erdbebenrisiko. Jetzt steht das Projekt erst einmal still, damit gesammelten Messwerte gründlich analysiert werden können. "Das kann mehrere Monate dauern", so Geopower-Projektleiter Markus Häring. Parallel beraten die Behörden des Kantons Basel, ob und wie es mit dem Vorhaben weitergehen kann.

Auch wenn die Erschütterungen in Basel wohl kaum materielle Schäden angerichtet haben - die Glaubwürdigkeit des Projektes wurde dennoch in Mitleidenschaft gezogen. Dabei gehört die Geothermie immer wieder zu den großen Hoffnungsträgern unter den erneuerbaren Energien. Das kommt vor allem durch ihr gewaltiges Potential: Theoretisch ist die Energie aus der Erde für das 600fache des Strom- und Wärmebedarfs in Deutschland gut - doch Mitteleuropa gehört nicht gerade zu den idealen Standorten für geothermische Kraftwerke. Sieht man einmal von den Erdwärmepumpen zur Beheizung von Einfamilienhäusern ab, muss man hierzulande immer tief bohren, um die Energie der Erde anzapfen zu können. Das ist eine technologische Herausforderung.

Bis in 2000 bis 2500 Meter Tiefe reichen die Bohrungen, mit denen beispielsweise vergleichsweise oberflächennahe Heißwasservorkommen angezapft werden. In den ostdeutschen Bundesländern laufen mehrere dieser Kraftwerke, in Waren an der Müritz wurde die erste Anlage bereits zu DDR-Zeiten gebaut. Inzwischen werden sie auch im so genannten süddeutschen Molassebecken eingerichtet, das sich von der schwäbischen Alb über Schwaben, Nieder- und Oberbayern bis nach Passau und Rosenheim erstreckt. Sie pumpen das heiße Wasser an die Oberfläche, nutzen seine Wärme zur Energieerzeugung und leiten das abgekühlte Wasser wieder zurück. Da sie nur mit geringen Drücken arbeiten, ist bei ihnen das Erdbebenrisiko nahezu gleich Null.

Das Heißwasservorkommen im Untergrund kühlt auf diese Weise allerdings nach und nach ab und die Heizquelle versiegt. "Diese Systeme sind so bemessen, dass sie eine Lebensdauer von mindestens 25 Jahren haben, häufig auch 30, 40 oder 50 Jahre", erklärt der Geothermieexperte Reinhard Jung vom Institut für Geologische Gemeinschaftsaufgaben in Hannover. Die Begrenzung der Energiequelle bei gleichzeitiger Lebensdauer von ein paar Jahrzehnten beschränkt allerdings die Leistung dieser Kraftwerke auf kleine Anlagen. Außerdem erreichen sie in der Regel nur Temperaturen, die für die Wärmeversorgung interessant sind - zur Stromerzeugung mit Dampfturbinen braucht man wesentlich höhere Wassertemperaturen. Das Geothermiekraftwerk in Neustadt-Glewe erzeugt dennoch Strom, denn dort wird die Turbine mit einer synthetischen organischen Flüssigkeit betrieben, die bereits bei 30 Grad siedet. Insgesamt entfällt nur rund ein Prozent des hiesigen Geothermiepotentials auf diese Art von Erdwärmenutzung.

Schnitt durch den Oberrheingraben. Quelle: Geopower

Schwieriger zu realisieren, aber mit viel größerem Potential sind dagegen die Hot-Dry-Rock-Projekte (HDR), die die Erdwärme des Gesteins in vier bis fünf Kilometern Tiefe nutzen wollen und dafür Wasser hinunterpumpen. 2003 veranschlagte das Büro für Technikfolgenabschätzung beim Deutschen Bundestag den Anteil dieser Geothermievariante am Gesamtpotential auf rund 95 Prozent. Zu dieser Kategorie zählen das Basler Vorhaben, aber auch die Pilotprojekte des Geoforschungszentrums Potsdam in Groß Schönebeck und des Geozentrums Hannover mit Namen Genesys. Da dieses Verfahren mit Wasser Risse ins Gestein sprengt, kommt es zwangsläufig zu Beben. Nicht immer müssen diese an der Oberfläche spürbar sein. In Groß Schönebeck und in Hannover dämpfen die über dem Gestein liegenden Sedimente die Erschütterungen in 5000 Metern Tiefe, so dass kaum etwas davon nach oben dringt. Überdies ist die geologische Situation wenig spannungsgeladen, so dass die Wasserinjektion mit großer Wahrscheinlichkeit keine bereits bestehende Spannungszone aktiviert.

Anders ist es im Oberrheintalgraben, der zu den am stärksten erdbebengefährdeten Gebieten in Nordmitteleuropa zählt. Hier gibt es bereits bestehende Spannungssysteme, auf die bei HDR-Projekten geachtet werden muss. Außerdem können die künstlichen Beben durchaus die Erdoberfläche erreichen. Die Vorkommnisse in Basel und auch die Erfahrungen in Soultz-sous-forêts zeigen dies deutlich. Allerdings, davon ist Reinhard Jung überzeugt, lässt sich das Risiko durch veränderte Konzepte und eingehende Erkundung des Untergrundes weiter einschränken. So könne man zwischen den Bohrungen mehrere kleinere Risssysteme erzeugen, die jedes für sich nur kleine Beben verursachen könnten, in der Summe aber die gleiche Fließleistung böten. Außerdem sei es unerlässlich, die Bevölkerung intensiver aufzuklären. Schließlich wäre die Geothermie nicht die erste Technologie, die an mangelnder Akzeptanz zu scheitern droht. Jung: "Ich hoffe doch sehr, dass mit den Ereignissen in Basel nicht die geothermische Energienutzung als Ganzes infrage gestellt wird. Man würde damit auf die größte Energieressource des Untergrundes verzichten, die wir auch in Deutschland vielleicht noch bitter nötig haben werden."