Bohren ohne Fracken

Ein US-Start-up hat ein System entwickelt, dass tiefgelegene geothermische Quellen ohne Erdbebengefahr nutzen soll.

Das Fördern von Erdgas und Erdwärme ist zuletzt ins Gerede gekommen, weil bei den mitunter brachialen Verfahren heftige Bodenerschütterungen entstehen können. Das US-Startup GTherm will nun eine Lösung gefunden haben, die ohne dieses Risiko auskommt – und so zahlreiche tief gelegene Erdwärmequellen erschließen könnte.

Wo die geologischen Bedingungen für konventionelle Geothermie nicht gegeben sind, arbeiten Ingenieure mit dem so genannten „Hydraulic Fracturing“. Sie bringen das Tiefengestein mit einer unter hohem Druck stehenden Spülung zum Bersten, um ein Reservoir heißen Grundwassers anzapfen zu können. Nachteil: Die Spülung kann Grundwasseradern verschmutzen – und das „Fracken“ im schlimmsten Fall sogar Erdbeben verursachen.

Aufsehen erregte diese „induzierte Seismizität“ erstmals Ende 2006 in der Nähe von Basel: Eine Probebohrung des Projekts „Deep Heat Mining Basel“ löste Hunderten von kleinen Erdstößen aus. Einige Minibeben erreichten eine Stärke von 3,5 und beschädigten sogar Gebäude. Das Projekt wurde schließlich 2009 gestoppt. Mit einem ähnlichen Problem war in den USA der Geothermie-Entwickler AltaRock Energy konfrontiert.

„Sie können seismische Erschütterungen mit jeder Art von Fracturing auslösen“, warnt Herbert Einstein, Geologe am MIT. „Und wenn Sie das in der Nähe einer Stadt betreiben, kann es gefährlich werden.“

Die 2008 gegründete Firma Gtherm will die Energie aus der Tiefe nun ohne Fracturing anzapfen. Stattdessen wird eine Art Festkörper-Wärmetauscher auf dem Grund einer geothermischen Quelle installiert. GTherm nennt das System „Wärmenest“. Dank einer gut wärmeleitenden Ummantelung zieht das Nest die Wärmeenergie aus dem umliegenden Gestein.

Die wird von einer Flüssigkeit aufgenommen, die in einem geschlossenen Kreislauf an die Oberfläche transportiert wird. Dort bringt sie über einen Wärmetauscher eine Wasser in einem zweiten Kreislauf zum Verdampfen, und der Dampf treibt dann eine Turbine an, um Strom zu produzieren.

Um die Wärmeausbeute und damit die Strommenge zu steigern, sieht GTherm weitere etwa 30 Meter tiefe Bohrlöcher in der Nähe der Hauptbohrung vor. Die sind mit einem wärmeleitenden Material ausgekleidet, das dem zweiten Kreislauf weitere Energie zuführt. „Im Prinzip ist das System eine Turbo-Wärmepumpe“, sagt GTherm-Gründer Michael Parrella.

Bislang ist die Konstruktion nur als dreidimensionales Computermodell durchgerechnet worden. Zusammen mit dem Electric Power Research Institute (EPRI) hat GTherm außerdem eine Machbarkeitsstudie durchgeführt. Die ersten Demoprojekte sollen im kommenden Jahr beginnen.

EPRI-Ingenieur Luis Cerezo bescheinigt der Technologie ein großes Potenzial in geothermischen Gebieten, deren Ausbeutung bislang aus finanziellen oder Sicherheitsgründen nicht zugänglich waren. „Es geht hier um Tiefen von rund fünf Kilometern mit Temperaturen von 120 bis 150 Grad Celsius an der Bohrsohle“, sagt Cerezo. „Damit wollen wir eine Nettoleistung von einem Megawatt pro Quelle schaffen.“

Ein Megawatt ist zwar nicht allzu viel. Doch GTherm setzt auf verteilte Kraftwerke, die bis zu einige hundert Erdewärmequellen erschließen – und damit zusammen Hunderte von Megawatt Stromleistung erreichen könnten.

In den USA und in Kanada gebe es Tausende von ausgebeuteten Öl- und Gasfeldern, die erstklassige Kandidaten für eine geothermische Entwicklung seien, sagt Parrella. Weil es bereits Temperaturdaten für die Felder gebe, seien die Explorationskosten überschaubar. Parrella ist überzeugt davon, mittelfristig geothermischen Strom zu 10 US-Cent pro Kilowattstunde produzieren zu können.

„Das ist auf jeden Fall eine sanftere Technologie“, findet Herbert Einstein. Er ist aber skeptisch, ob GTherm seismische Risiken mit dem neuen Ansatz wirklich komplett ausschließen könne. „Der Wärmetauscher muss eine viskose Flüssigkeit sein, bevor er auf dem Grund der Quelle aushärtet. Deshalb sehe ich nicht, wieso dadurch nicht ähnliche Probleme entstehen sollen“, sagt Einstein. „Wir müssen abwarten, ob das tatsächlich funktioniert.“ (nbo)