In der Schweizer Energiepolitik gibt es eine Zeitrechnung vor und eine Zeitrechnung nach Fukushima. Die Reaktorkatastrophe hat zu einem Umdenken geführt, das sich unter anderem im Mammutprojekt «Energiestrategie 2050» manifestiert. Das erste Massnahmenpaket wird in der bevorstehenden Herbstsession zu Ende beraten und dürfte 2018 in Kraft treten.

Zentraler Bestandteil davon: Der Anteil von (neuen) erneuerbaren Energien im Strommix soll deutlich ausgebaut werden. Das betrifft in erster Linie Wind- und Solarenergie, aber auch der Geothermie wird in Zukunft ein grösseres Gewicht beigemessen. Bis 2050 soll ihr Anteil auf 5 bis 10 Prozent ausgebaut werden.

Energie aus Erdwärme in der Schweiz? Da war doch mal was! In jüngerer Vergangenheit haben in diesem Zusammenhang zwei Projekte für grössere Schlagzeilen gesorgt – jedoch in negativer Hinsicht: Im Dezember 2006 verursachten Geothermie-Bohrungen in Basel ein Erdbeben der Stärke 3,4 auf der Richterskala, das die Bevölkerung aufschreckte und kleinere Schäden verursachte. Und im Juli 2013 erschütterte ein Beben der Stärke 3,5 die Umgebung von St. Gallen – auch dieses im Zusammenhang mit einem geplanten Geothermie-Kraftwerk. Beide Projekte wurden mittlerweile eingestellt.

Die Strasse im Berg

Auch um solche Ereignisse in Zukunft zu verhindern, forscht das «Kompetenzzentrum für Energieforschung - Strombereitstellung» der ETH Zürich derzeit im Felslabor Grimsel. Die Wissenschafter machen sich dabei das bereits bestehende Tunnelsystem beim Staudamm zunutze, dank dem sie unter einfach zugänglichen Bedingungen ihre Tests durchführen können.

Schon der Einstieg in den Stollen ist spektakulär. Niemand würde erwarten, dass sich hinter der unscheinbaren Türe im Fels eine kilometerlange, mehrere Meter breite «Strasse» verbergen würde. Auch ein Präsentationsraum fehlt nicht. Die für die Geothermie relevante Forschung findet in einem Nebenstollen statt. Noch laufen erst die Vorbereitungsarbeiten, doch demnächst – im Dezember – geht das Projekt in die heisse Phase: In einem sogenannt hydraulischen Stimulationsexperiment simulieren die Wissenschafter die Bedingungen, wie sie in einem viel tiefer unter der Erdoberfläche liegenden Geothermie-System vorherrschen.

Was das konkret heisst, sieht man im Nebenstollen (siehe Foto): Die Projektmitarbeiter pumpen ab Dezember dort mit einem gewissen Druck Wasser in den Fels («Stimulation») und analysieren, wie er sich verhält.

So viel Oberfläche wie möglich

Dazu muss man wissen, dass kristallines Gestein nur sehr gering wasserdurchlässig ist. Der einzige Ort, wo Wasser fliessen kann, ist in den Brüchen. Diese gibt es zwar stets, doch je tiefer man ins Erdinnere vordringt – für Geothermie-Projekte wird vier bis fünf Kilometer in den Untergrund gebohrt, weil dort die Erdwärme genügend gross ist –, desto mehr «drückt» der Berg auf poröse Strukturen. Sprich: Das Wasser kann dort weniger gut von Punkt A zu Punkt B fliessen. Indem die Forscher mit Wasserdruck den Berg stimulieren, tun sich im Gestein jedoch (weitere) Brüche auf.

Das ist insofern von Bedeutung, als dass das bei Punkt A in den Berg gepumpte, kalte Wasser bei Punkt B mit maximaler Wärme wieder hinausfliessen soll. Nur so macht die Energiegewinnung wirtschaftlich Sinn. Damit das Wasser maximal aufgeheizt wird, muss es aber so viel heisses Gestein wie möglich passiert haben – darum eben die vielen Brüche, die man im Felsen künstlich produziert. Bei ihrem Experiment wollen die Forscher nun herausfinden, wie man die Wasserdurchlässigkeit des Felsens maximal erhöhen kann, ohne dass davon spürbare Erdbeben entstehen. Denn: Ohne Erdbeben geht es in der Geothermie nie, jede Stimulierung löst kleinste Erschütterungen aus. «Solange sie nicht spürbar sind und zu keinen Schäden führen, sind sie aber kein Problem», sagt Projektmitarbeiter Valentin Gischig.

Viel oder wenig Druck?

Die Grundlagenforschung soll auch Antworten darauf liefern, auf welche Art der Fels am besten stimuliert wird – ob während kurzer Zeit mit hohem Druck oder über einen längeren Zeitraum mit niedrigerem Druck.

Erste Resultate gibt es im neuen Jahr. Wie überzeugt sind die Wissenschafter, dass dank ihrer Arbeit spürbare Erdbeben – wie in Basel oder St. Gallen – künftig verhindert werden können und dem politisch gewollten, massiven Ausbau der Geothermie in der Schweiz nichts mehr im Weg steht? Projektleiter Florian Amann: «Ich bin zuversichtlich. Wenn ich morgens aufstehe und abends ins Bett gehe, habe ich keinen anderen Gedanken, als dass wir die Grundlagen schaffen, um diese riesige Energiequelle künftig effizient zu nutzen.»