WissenGeothermie

Ökologische Energie aus der Tiefe

Bei der Nutzung von Geothermie wird kein Rohstoff abgebaut, gewonnen wird lediglich die vorhandene Wärmeenergie – emissionsfrei und direkt vor Ort. Erdwärme ist eine klimafreundliche Energiequelle mit ausgezeichneten langfristigen Perspektiven.

Tiefe Geothermie

Tiefe Geothermie (mehr als 300 Meter im Untergrund) kann grundsätzlich auf zwei Arten genutzt werden. Existieren im Untergrund – wie in St.Gallen – wasserführende Gesteinsschichten, kann die Wärme daraus direkt genutzt werden. Diese Methode wird als hydrothermales System bezeichnet.

Führen die Gesteinsschichten im Untergrund kein Wasser, wird das petrothermale System angewendet. Dieses System, auch «Hot-Dry-Rock-Verfahren» genannt, kam beim Geothermie-Projekt in Basel zum Einsatz.

Unter Nutzungsmethoden erfahren Sie mehr zu den beiden Systemen.

Untiefe Geothermie

Untiefe Geothermie (bis 300 Meter im Untergrund) kann mit Erdwärmesonden für die Raumheizung und Warmwasseraufbereitung genutzt werden. Dafür wird mit einem Wärmetauscher ein grosses Volumen einer Trägerflüssigkeit mit niedriger Temperatur auf ein kleines Volumen mit stark erhöhter Temperatur verdichtet.

Wird eine Tiefe von rund 200 Meter nicht überschritten, lassen sich Erdwärmesonden im Sommer auch zur Raumkühlung einsetzen. Untiefe Geothermie eignet sich als dauerhafte und wirtschaftliche Investition für gedämmte Neubauten oder sanierte Altbauten.

Nutzungsmethoden

Erdwärmesonde

Eine untiefe Erdwärmesonde entzieht der Erde Heizwärme mithilfe eines geschlossenen Kreislaufs aus einer Tiefe von bis zu 300 Metern. Die erwärmte Trägerflüssigkeit fliesst zu einer Wärmepumpe, die das grosse Volumen mit niedriger Temperatur auf ein kleines Volumen mit stark erhöhter Temperatur verdichtet. Diese erhitzte Flüssigkeit gibt die Wärme an das Heizungssystem des Hauses ab.

Tiefe Erdwärmesonde

Eine tiefe Erdwärmesonde funktioniert ähnlich wie eine untiefe Erdwärmesonde. Man bohrt jedoch deutlich tiefer (bis ca. 2'000 Meter) und kann damit das geförderte heisse Wasser typischerweise ohne Wärmepumpe direkt nutzen. Die Energie reicht in der Regel aus, um ein lokales Wärmenetz zu versorgen.

Hydrothermales System

Bei der Methode des hydrothermalen Systems stammt die Energie aus dem heissen Wasser, das von tiefliegenden Gesteinsschichten (Aquiferen) geführt wird. Dieses wird über eine erste Bohrung an die Oberfläche befördert.

Über eine zweite Bohrung wird das abgekühlte Wasser wieder in die Tiefe geleitet. Ist dieses Grundwasser in ausreichender Menge vorhanden, kann die Energie daraus direkt für die Wärmegewinnung genutzt werden. Liegt die Wassertemperatur höher als ca. 100 Grad Celsius, kann zudem Strom erzeugt werden.

Petrothermales System

In 4000 bis 6000 Meter Tiefe sind in Mitteleuropa Temperaturen vorhanden, die mit einem petrothermalen System zur Wärmegewinnung und Stromproduktion genutzt werden können. Mit dem petrothermalen System kann die Energie genutzt werden, indem man mit einer ersten Bohrung in das kristalline Gestein vordringt, mit Hochdruck eine Klüftung erzeugt und über eine zweite Bohrung eine Wasserzirkulation in Gang setzt.

Beim petrothermalen System, das unter anderem auch beim Erdwärme-Projekt in Basel angewandt wurde, handelt es sich um einen künstlich geschaffenen Wasserkreislauf.

Risiken

Auch wenn vieles kalkulierbar ist: Ein Geothermie-Projekt ohne Risiken gibt es nicht. Die möglichen Vorkehrungen für einen sicheren Verlauf wurden natürlich auch für die Tiefbohrungen in St.Gallen getroffen.


Risiko   Vorkehrungen
Bohrrisiko
Die Bohrarbeiten können durch viele Ereignisse – die bei jeder Tiefbohrung eintreten können – beeinträchtigt werden: Spülungsverluste oder Lost-in-Hole-Situationen (wenn ein Gegenstand nicht mehr aus dem Bohrloch entfernt werden kann), unerwarteter Austritt von Gasen oder Flüssigkeiten (Blowout), Instabilität im Bohrloch, Material- und Werkzeugdefekte (wenn sich etwa ein Meissel verkeilt oder bricht) etc.
   
Die beteiligten Unternehmen verfügen über ausgezeichnetes Know-how und jahrelange Erfahrung. Für jede Bohrsektion werden im Voraus eine umfangreiche bohrtechnische Risikobeurteilung erstellt und mögliche Massnahmen bereits eingeplant.
Fündigkeitsrisiko
Im Zielgebiet gibt es kein Wasser, zu wenig Wasser oder die Bohrung ermüdet nach Inbetriebnahme.
   
Kein oder zu wenig Wasser zu finden, ist das grösste Risiko des Geothermie-Projekts der Stadt St.Gallen. Die Tiefbohrungen sind aber natürlich keine Fahrt ins Blaue. Die Vorbereitungen haben gezeigt: Die Chancen für einen Erfolg stehen gut. Gewissheit bringt nur die erste Tiefbohrung. Aber auch wenn kein Wasser fliesst, waren die Arbeiten nicht ganz umsonst: Die Erkenntnisse sind für die Zukunft der Geothermie in der ganzen Schweiz von Bedeutung.
Umweltrisiko
Die Tiefbohrungen lösen Erschütterungen aus.
   
Die Sorge, dass die Tiefbohrungen Erdbeben auslösen könnten, ist nach den Erfahrungen in Basel verständlich. Kleine Erschütterungen – sogenannte Mikrobeben – können zwar auch in St.Gallen nicht ganz ausgeschlossen werden, spürbare Erschütterungen sind jedoch unwahrscheinlich. Die beiden Projekte unterscheiden sich nämlich grundlegend: In St.Gallen wird ein Wasserreservoir in einem zerklüfteten Gestein erschlossen, in Basel ging es darum, künstliche Klüfte im Gestein erst zu schaffen. Für ein lückenloses Risiko-Management überwacht der Schweizerische Erdbebendienst (SED) die Tiefbohrungen in St.Gallen rund um die Uhr.
Wirtschaftliches Risiko
Die Stadt St.Gallen steht bei Nichtfündigkeit vor finanziellen Verlusten.
   
Das Stadtparlament und die Stadtbevölkerung haben sich mit dem Geothermie-Projekt auch für ein finanzielles Risiko entschieden. Im Falle eines Miss- oder Teilerfolgs kann die Stadt St.Gallen auf die «Risikoabsicherung für Geothermieanlagen» des Bundes zählen. Die maximale Garantiesumme entspricht 50 % der anrechenbaren Bohr- und Testkosten (in St.Gallen maximal 24 Millionen Franken). Das Restrisiko für die Stadt beträgt maximal rund 36 Millionen Franken.
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