06. Mai. 2018
Straßenszene aus Pohang nach dem Erdbeben vom 15.11.17

Straßenszene aus Pohang nach dem Erdbeben vom 15. November 2017.

Südkorea ist für seine Energieversorgung nahezu vollständig auf Importe angewiesen. Daher hat das Land zahlreiche Projekte gestartet, mit alternativen Energien die Abhängigkeit von auswärtigen Lieferanten zu verringern. Eine dieser Alternativen ist die Geothermie, die ein Pilotprojekt im Südwesten der Halbinsel erkunden sollte. Zwei Monate nach dem Ende der vorbereitenden Arbeiten im Granit-Untergrund ereignete sich in unmittelbarer Nähe ein Erdbeben der Magnitude 5,4. Zwei Aufsätze in "Science" sprechen jetzt von einem "plausiblen Zusammenhang" mit dem Geothermieprojekt.

Ein Grollen und ein heftiger Erdstoß trieben am Nachmittag des 15. November 2017 die Bewohner der südkoreanischen Hafenstadt Pohang aus ihren Häusern. Ohne spürbare Vorboten traf ein Beben mit einer Moment-Magnitude von 5,4 den Südwesten der Halbinsel. Bis Anfang 2018 ereigneten sich zahllose Nachbeben, von denen einige Magnituden von mehr als 4 erreichten, also deutlich spürbar waren und die Menschen der Region in Angst versetzten. Für Südkorea war es das zerstörerischste Beben seit Beginn der instrumentellen Aufzeichnungen im Jahr 1905. Nach einer Bilanz des südkoreanischen Innenministeriums vom 19. November wurden 82 Menschen verletzt, 15 davon so schwer, dass sie ins Krankenhaus eingewiesen wurden. Unter anderem wurden 227 Schulen und knapp 2000 Wohnhäuser beschädigt, 209 davon schwer, die Schäden beliefen sich insgesamt auf umgerechnet rund 52 Millionen US-Dollar.

Geothermieprojekt Pohang in Südkorea

Geothermieprojekt Pohang in Südkorea.

Bild: Science/Robert Westaway
Intensitätskarte des Erdbebens vom 15.11.17 in Pohang, Südkorea.

Intensitätskarte des Erdbebens vom 15.11.17 in Pohang, Südkorea.

Bild: USGS
Die Oberflächendeformation des Erdbebens vom 15.11.17 in Pohang, Südkorea, und das Seismogramm vor dem Turm der Geothermieanlage.

Die Oberflächendeformation des Erdbebens vom 15.11.17 in Pohang, Südkorea, und das Seismogramm vor dem Turm der Geothermieanlage.

Bild: Science/Robert Westaway
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Geothermieprojekt Pohang in Südkorea.

Bild: Science/Robert Westaway

Intensitätskarte des Erdbebens vom 15.11.17 in Pohang, Südkorea.

Bild: USGS

Die Oberflächendeformation des Erdbebens vom 15.11.17 in Pohang, Südkorea, und das Seismogramm vor dem Turm der Geothermieanlage.

Bild: Science/Robert Westaway

Bebenherd nur zwei Kilometer von Geothermieprojekt entfernt

"Wir sollten das Beben als einen Weckruf betrachten", warnte jetzt Kwanghee Kim von der Universität Pusan gegenüber "Science". In einem wissenschaftlichen Aufsatz in dem einflußreichen Journal stufte der Seismologie-Professor das Beben als "wahrscheinlich" oder sogar "fast sicher induziert" ein und stellte damit einen Zusammenhang mit einem Geothermieprojekt her, das nur zwei Kilometer von Epizentrum des Pohang-Bebens entfernt ist. Wenn sich das bestätigt, wäre das Beben das bei weitem stärkste, das bislang von einem Geothermieprojekt ausgelöst wurde. Die Bebenserie, die 2009 zum Ende eines ähnlichen Geothermie-Projektes in Basel führte, hatte dagegen Maximal-Magnituden von 3,4. Das entspricht rund einem Tausendstel der in Pohang freigesetzten Energie. Ein zweiter in "Science" veröffentlichter Bericht aus der Feder europäischer Seismologen bestätigt die räumliche Nähe zwischen Geothermieprojekt und Erdbebenherd, ist aber zurückhaltender bei der ursächlichen Beziehung zwischen Geothermie-Aktivitäten und Erdstoß.

Mit dem Geothermie-Projekt in Pohang wollte die Südkoreanische Regierung eine erneuerbare Energiequelle erschließen. Im Südwesten der Halbinsel gibt es keine geeigneten Thermalwasservorkommen, daher sollte das Hot-Dry-Rock-Verfahren eingesetzt werden, das beispielsweise im elsässischen Soultz-sous-Forêts erforscht wurde und dort inzwischen in einem kommerziellen Kraftwerk Strom liefert. Das Prinzip wird weltweit erprobt, wenn sich im Untergrund kein Wasservorkommen befindet, das man direkt nutzen kann. Mit Hochdruck wird dabei zunächst Wasser in den Untergrund gepresst, um Klüfte im Gestein für die geothermale Nutzung zu vergrößern. In der Erdöl- und Erdgasindustrie hat sich dafür der Begriff Fracking eingebürgert. Vor allem im Südosten und Osten der USA erschließt man damit unkonventionelle Lagerstätten, die sonst unerreichbar blieben. Ein Geothermiekraftwerk leitet durch die künstlich erweiterten Risse Wasser, das durch das Umgebungsgestein erhitzt und zur Energiegewinnung genutzt wird. In Südkorea hatte man zwischen Januar 2016 und September 2017 in insgesamt vier Phasen den anstehenden Granit gelockert.

Europäische Arbeitsgruppe an Geothermieprojekt beteiligt

An der dritten dieser vier Phasen waren auch europäische Partner vom Deutschen Geoforschungszentrum in Potsdam, dem Schweizer Erdbebendienst SED und der Universität Glasgow beteiligt. Sie erprobten im Frühjahr 2017 ein besonders schonendes Verfahren, bei dem geringere Wassermengen unter geringerem Druck eingepresst werden. "Wir arbeiteten zudem mit einem sehr strikten Protokoll", erläuterte Team-Mitglied Robert Westaway von der Universität Glasgow, "die Arbeiten sollten gestoppt werden sollten, sobald ein Erdbeben größer als Magnitude 1,7 auftritt. Als wir dann ein Beben der Stärke 1,8 hatten, haben wir die Arbeit gestoppt und - wie für den Fall geplant - das eingepresste Wasser abgepumpt." Nach dem Ende des europäischen Versuchs hatte der koreanische Betreiber des Geothermieprojektes einen weiteren Fracking-Versuch mit höherem Druck und mehr Wasser unternommen, der am 18. September 2017 beendet wurde.

Dass es bei der Aufweitung der Gesteinsklüfte zu Erdbeben kommen kann, ist weltweit bekannt. Dass diese Beben auch etwas stärker ausfallen können und sich an der Oberfläche bemerkbar machen, war spätestens seit den fatalen Bebensequenzen in Basel kein Geheimnis mehr. "Aber das Pohang-Beben war stärker als alle Theorien bislang vorhergesagt hatten", betonte Kwanghee Kim gegenüber "Science". In den beiden "Science"-Aufsätzen haben die Arbeitsgruppen um Kim einerseits und Francesco Grigoli vom SED andererseits die geologischen Fakten für die anlaufende Aufarbeitung des Ereignisses geklärt.

Störung verläuft in unmittelbarer Nähe

Danach verläuft in unmittelbarer Nähe zum Standort des Geothermieprojektes die Yangsan-Störung, an der sich im September 2016 im rund 30 Kilometer entfernten Gyeongju ein "natürliches" Beben mit der Magnitude 5,5 ereignet hatte. Den Forschungen von Kwanghee Kim zufolge könnten die beiden rund 4500 Meter tiefen Bohrlöcher des Geothermieprojektes die Störung direkt erreicht haben und so Wasser in die aktive Zone injiziert haben, in der zwei Kontinentalplatten mehr oder weniger glatt aneinander vorbeigleiten. "Es ist klar, dass sich diese Störung mit Energie aufgeladen hatte", erklärte SED-Chef Stefan Wiemer gegenüber "Science". Die Frage, wann sich diese aufgestaute Energie auf natürliche Weise entladen hätte, müsse jetzt allerdings unbeantwortet bleiben. Die südkoreanische Regierung hat inzwischen eine internationale Expertenkommission eingesetzt, die den Zusammenhang zwischen Geothermieprojekt und Seismizität klären soll und dafür alle vorhandenen Originaldaten sichten wird.