Auf Steine ​​klopfen, um Macht zu erhalten

Verbringen Sie Zeit im französischen Dorf Soultz-sous-Forêts und Sie werden wahrscheinlich ein von Menschenhand verursachtes Erdbeben erleben. Die Schwingungen – manche sogar bis zu 2,87 auf der Richterskala – sind das auffälligste Element eines Forschungsprogramms für erneuerbare Energien, das erfolgreich sein kann, wo andere gescheitert sind.

Ein Team französischer, deutscher und Schweizer Ingenieure extrahiert die thermische Energie des Gesteins, indem es fünf Kilometer unter der Oberfläche liegende Granitfelsen aufbricht und supersalzhaltiges Wasser einpumpt, um daraus schadstofffreien Strom zu erzeugen. Zumindest, wenn die Anwohner ein bisschen mehr zittern.

Das Projekt ist der bisher fortschrittlichste Versuch, das Versprechen des sogenannten Hot-Rock-Bergbaus einzulösen. Seit den 1970er Jahren haben Geothermie-Ingenieure viele Male versucht, genügend Flüssigkeit durch heißes Gestein zu drücken, um Energie im kommerziellen Maßstab zu gewinnen. Jetzt hat das Soultz-Projekt die höchsten Durchflussraten der Welt durch einige der heißesten Gesteine ​​​​erreicht. Im nächsten Jahr soll diese Wärme um diese Zeit in mindestens 1,5 Megawatt erneuerbaren Strom für das Netz umgewandelt werden.



Das Konzept des Abbaus von heißem Gestein ist täuschend einfach. Zwei oder mehr Bohrlöcher werden in heißes Grundgestein gebohrt, und das dazwischenliegende Grundgestein wird mit hydraulischen Sprengungen gebrochen. Sole wird dann in eine oder mehrere gepumpt Injektion Brunnen, und es fließt durch den Felsen zu einem oder mehreren Produktion Brunnen, die sich während der Fahrt aufheizen. Wenn das salzhaltige Wasser die Oberfläche eines Förderbrunnens erreicht, wird seine Wärme zur Stromerzeugung oder zur Flächenheizung abgeführt und dann in die Injektionsbrunnen zurückgeführt.

Trotz seiner Einfachheit ist dieses Konzept mehrfach gescheitert. In den 1970er Jahren zeigte ein bahnbrechendes Projekt, das vom Los Alamos National Laboratory initiiert wurde, dass man Gestein brechen und Sole zirkulieren kann, um Wärme zu extrahieren. Dieses Projekt konnte jedoch nie genug Sole – und damit genug Wärme – abführen, um das Verfahren mit konventionellen Kraftwerken, die fossile Brennstoffe wie Kohle oder Erdgas verbrennen, konkurrenzfähig zu machen.

Gunnar Grecksch, Geophysiker und Hot-Rock-Fracturing-Experte am Leibniz-Institut für Angewandte Geowissenschaften in Hannover, sagt, Folgemaßnahmen in Großbritannien und Japan seien aus dem gleichen Grund gescheitert: Das Aufbrechen des Gesteins war nie ausreichend. Der Strömungswiderstand sei nach wie vor das Hauptproblem, sagt er. Bei keinem dieser Projekte lagen die Durchflussmengen in dem Bereich, den Sie für eine kommerzielle Anlage benötigen.

Das Projekt Soultz wurde 1987 initiiert und von der Europäischen Kommission finanziert. Seit 2001 wird es von einem Konsortium europäischer Energieunternehmen geleitet, darunter Shell und Electricité de France. Französische, deutsche und schweizerische Forschungseinrichtungen unterstützen die Wissenschaft.

Der Schlüssel zu seinem bisherigen Erfolg war eine sorgfältige geologische Analyse, die sicherstellt, dass sie ihre Brunnen so positionieren, dass sie die richtigen Gesteine ​​​​treffen. 1997, nach zehnjähriger Arbeit, zeigte das Projekt beeindruckende Strömungsgeschwindigkeiten, bewegte Sole, die auf 140 Grad Celsius erhitzt wurde, mit einer Geschwindigkeit von 25 Litern pro Sekunde und einer Tiefe von 3,6 Kilometern. Und der Widerstand war weniger als die Hälfte des Widerstands von Los Alamos.

Dieses positive Ergebnis ermutigte die Leiter des Projekts, ihre Brunnen tiefer zu bohren, in fünf Kilometer tiefen Granit mit 200 Grad Celsius – und im vergangenen Herbst drehten sie endlich den Wasserhahn auf. Daniel Fritsch, Projektkoordinator, sagt, dass die Anlage mit den Pumpen, die in diesem Sommer in die Brunnen eingebaut werden, voraussichtlich 40 bis 50 Liter pro Sekunde schaffen könnte – eine weitere technologische Herausforderung angesichts der hohen Temperaturen, die nur wenige Pumpen bewältigen können standhalten. Dann soll bis Anfang 2007 ein Pilotkraftwerk mit 1,5 Megawatt Leistung gebaut werden, etwa der Leistung einer der heute hoch aufragenden Windkraftanlagen. Aber das Hot-Rock-Werk wird nicht jedes Mal stillstehen, wenn der Wind nachlässt, und sollte etwa dreimal mehr Energie pro Jahr produzieren.

Fritsch sagt, dass das Projekt jedoch näher an fünf Megawatt produzieren sollte, um die Kosten seiner Ausrüstung zu decken und einen Gewinn zu erzielen. Um mehr Leistung zu erzeugen, müssen sie jedoch die Durchflussmenge mehr als verdoppeln, auf etwa 100 Liter/Sekunde, was aufgrund der starken Erschütterungen an der Oberfläche eine Herausforderung darstellen könnte. Klagen verärgerter Bürger wegen Sachbeschädigung haben Fritschs Bereitschaft zum Einsatz stärkerer hydraulischer Sprengungen eingeschränkt. Für viele Einheimische scheint es jedoch viel Wirbel um nichts zu sein. Der Lokaljournalist Bernard Stéphan, der zwei Kilometer vom Ground Zero des Projekts entfernt lebt, sagt, sein Haus sei von den Explosionen nicht betroffen. Und Soultz-sous-Fôrets Bürgermeister Alfred Schmitt sagt: Es gibt kein Problem.

Anstatt das Gestein mit stärkeren hydraulischen Sprengungen weiter zu öffnen, plant Fritsch jedoch, die Sprengung durch eine neue Methode zu ergänzen: das Eingießen von Säure in die Brunnen. Die Idee ist, Salzablagerungen in den Brüchen in unmittelbarer Umgebung der Brunnen aufzulösen. Fritsch sagt, dass Tests in Italien mit Säure die Funktion einiger Erdwärmebrunnen um den Faktor 10 verbessert haben.

Peter Fairley ist ein Autor, der einen Beitrag zur Technology Review leistet und in Paris lebt.

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