Wärme und Strom aus dem Untergrund

So effizient das petrothermale Verfahren ist, es weist auch Gefahren auf: 2005 musste das darauf basierende Projekt «Deep heat mining Basel» abgebrochen werden, weil es zu mehreren wahrnehmbaren Erdbeben geführt hatte. In der Folge galt es, das Verfahren so zu adaptieren, dass verschiedene Zonen im Gestein einzeln angesteuert werden können. Deshalb entwickelte die Geo-Energie Suisse AG das «Packer-Verfahren». Dieses lehnt an das Multi-Etappen-Stimulationsverfahren an, das bei der Förderung von Erdöl zur Anwendung kommt: Durch ein Rohr wird das Wasser ins Bohrloch befördert. Mit Schieberelementen in den Rohren lässt sich steuern, wo das Wasser aus dem Rohr in das Bohrloch austritt. Auf den Rohren befinden sich so genannte Packer (aufblasbare Gummimanschetten), welche die Zwischenräume zwischen Rohr und Fels dicht verschliessen – ähnlich wie Ballone. So wird sichergestellt, dass das Wasser nur in einzelnen Abschnitten des Gesteins Reservoire bilden und zirkulieren kann. Dank Messgeräten, die sogar Erschütterungen registrieren, die zehn Millionen Mal geringer sind als spürbare Erdbeben, gelingt es den Forschenden zudem, Felszonen zu erkennen, die durch eine Stimulation schwer erschüttert werden könnten. Dadurch lässt sich das Erbebenrisiko auf ein Minimum reduzieren. Mit dem Packer-Verfahren lässt sich also jeder Felsabschnitt einzeln, und zudem genau in der Stärke stimulieren, die für die Entstehung eines Reservoirs nötig ist.

Das Verfahren wurde im Bedretto-Felslabor der ETH Zürich in zwei Kampagnen (Winter 2020 und Frühling 2021) erfolgreich demonstriert. Dabei gelang es, die wichtigsten Erfolgskriterien zu erfüllen: Die Durchflussraten waren, wie von numerischen Modellen vorhergesagt, um einen Faktor 3 bis 6 höher als bei einstufigen Stimulationen. Entsprechend hoch war der Energieoutput. Die seismische Aktivität, die durch das Verfahren verursacht wurde, war auf ein Minimum beschränkt und konnte detailliert überwacht werden. Ausserdem erwiesen sich die Geräte für mehrstufige Stimulationsaufgaben aus der Öl- und Gasindustrie auch für geothermische Anwendungen als geeignet.