Mit Wärme aus den Tiefen der Erde Energie gewinnen, das hat großes Potenzial in Deutschland. Das sagen Wissenschaftler, die in Windischeschenbach in der Oberpfalz nun ein Experiment in vier Kilometern Tiefe gestartet haben. Sie lösen klitzekleine Erdbeben im natürlichen Gestein aus. Die Erkenntnisse könnten einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten.
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Wasser wird unter die Erdoberfläche gepumpt
An der Oberfläche sieht es unspektakulär aus. Aus Containern wird Wasser über dicke Rohre in ein Loch gepumpt. Das Interessante beginnt unter der Erdoberfläche. Das Wasser wird knapp 4.000 Meter tief gepumpt. Der Eingang in den Untergrund ist eine Bohrung aus den 90er-Jahren mit etwa 30 Zentimetern Durchmesser. In vier Kilometern Tiefe gibt es kristallines Gestein, das mit natürlichen Rissen durchzogen ist. Diese Risse wollen die Forscher mit dem Pumpen von Wasser aktivieren, natürliche Fließwege nutzen und damit das Wasser auf über 100 Grad Celsius erhitzen. Diese Temperaturen herrschen dort unten vor.
Durch Risse im Gestein entstehen Mikro-Erdbeben
Mit dem Pumpen und Aktivieren der natürlichen Risse entstehen klitzekleine Erdbeben, die an der Oberfläche nicht spürbar sind und im Untergrund auch nichts kaputt machen. Die Forscher wollen herausfinden, wie sich diese Mikro-Erdbeben mit gezieltem Pumpen und Ruhepausen kontrollieren lassen, erklärt Projektleiterin Dr. Carolin Böse vom deutschen Geoforschungszentrum Potsdam.
Zeitgleich zum Pumpen messen sie und ihr Team aus zwölf Wissenschaftlern in Echtzeit 250 Meter weiter auf dem Gelände, was sich im Erdboden tut. Dafür nutzen sie das tiefste noch offene Bohrloch der Welt: Es entstand Anfang der 90er-Jahre im Rahmen der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB) in Windischeschenbach. Bis auf 9.101 Meter kamen die Forscher damals, um die Erdkruste zu erforschen. Im Eingang zu dieser sogenannten KTB-Hauptbohrung steckt derzeit ein kilometerlanges Kabel. Daran hängt ein Geophon, das im Untergrund Daten aufzeichnet, was sich durch das Wasserhineinpumpen nebenan verändert.
Insgesamt haben die Forscher 40 Messstationen im Umkreis der beiden Bohrlöcher aufgebaut und sammeln daraus rund um die Uhr Daten.
Windischeschenbach ideal für die Forschung
Windischeschenbach ist laut den Forschern weltweit der einzige Ort, an dem so ein Experiment gemacht werden kann. Denn nur hier gibt es zwei so tiefe Bohrlöcher nebeneinander, die noch offen und damit für die Forschung nutzbar sind. Doch die Wissenschaftler stoßen auf allerlei Hürden. Die größte davon ist zum Beispiel die Spezialtechnik. Das Geophon zum Aufzeichnen der Daten, das sich aus einer ganzen Kette von hochspeziellen Messinstrumenten zusammensetzt, ist in Teilen kaputtgegangen und musste ausgetauscht werden. Außerdem sind die beiden Bohrungen über 30 Jahre alt. Zudem steckt in dem Bohrloch noch Wasser, das bei einem anderen Forschungsprojekt vor über 15 Jahren hineingepumpt worden ist.
Bislang konnten die Wissenschaftler deshalb noch kein Mikro-Erdbeben feststellen, das sie auslösen wollten. Sehr wohl aber ist auf den vielen Computern zu erkennen, was sich im 40 Kilometer entfernten Egergraben tut – einem seismologischen Gebiet in Westböhmen und Ostbayern, das derzeit wieder mit kleinen Schwarmbeben aktiv ist und bei den Messungen in Windischeschenbach dazwischenfunkt.
An der Vorbohrung der Kontinentalen Tiefbohrung in Windischeschenbach wird Wasser aus Containertanks 4.000 Meter in die Tiefe gepumpt.
Wärmepumpen sollen Haushalte mit Energie aus der Tiefe versorgen
Mit den Erkenntnissen aus dem Forschungsprojekt könnten zum Beispiel mal riesige Wärmepumpen entstehen, die ganze Stadtteile oder Kleinstädte mit Energie aus der Tiefe versorgen. Doch an die Anwendung möchten die Wissenschaftler noch gar nicht denken. Wir betreiben Grundlagenforschung, betont Dr. Carolin Böse. Potenzial allerdings gäbe es in Deutschland jede Menge für solche Anlagen aus der Tiefen-Geothermie. Etwa 50 Prozent der Fläche in Deutschland hat im Untergrund kristallines Gestein, das es dafür bräuchte. Vor allem im Osten und Süden Deutschlands. "Wenn es hier funktionierten würde, könnte man es auf große Teile Deutschlands übertragen", ist sich Marco Bohnhoff vom Geoforschungszentrum Potsdam sicher.
Geothermie nicht mit Fracking verwechseln
Nicht zu verwechseln ist das Ganze allerdings mit Fracking. Bei der Methode des Frackings wird gezielt Gestein im Untergrund zerstört und die freigewordene Energie genutzt. Bei der Tiefengeothermie geht es um die Nutzung der Temperaturen in der Tiefe und der natürlichen Risse im Gestein, die sowieso bereits vorhanden sind und nur gezielt leicht aktiviert werden sollen, um einen Fließkreislauf entstehen zu lassen. Spürbar ist das laut den Forschern nur für sensible Messgeräte in der Tiefe, aber nicht an der Oberfläche. Es entstehen dadurch auch keine Schäden im Untergrund.
Laut Zahlen des Bundesverbandes Geothermie gibt es derzeit 41 Anlagen mit Tiefengeothermie in Deutschland, mit denen Energie aus einer Tiefe zwischen 400 Metern und 5.000 Metern gewonnen wird. Die Zahl der Anlagen für flache Geothermie (bis zu 400 Meter Tiefe) liegt derzeit bei etwa 440.000 Anlagen in Deutschland.
Die Kontinentale Tiefbohrung in Windischeschenbach bietet mit 9.101 Metern das tiefste offene Bohrloch der Welt.
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