Die Alpen als Wärmespeicher

Im BedrettoLab ist ein weltweit einzigartiges Pilotprojekt zur saisonalen Wärmespeicherung in Granit gestartet. Ein neu gebauter Seitentunnel in der Nähe zu einer Verwerfungszone im Gotthardmassiv erlaubt es ausserdem zu ergründen, wie Erdbeben ablaufen. Auch Forschungs­gruppen aus Geobiologie und Teilchen­physik nutzen das Untergrundlabor.

Im Sommer 2025 hatte das BedrettoLab hohen Besuch. Kaderleute des Bundesamts für Energie schauten vorbei, um sich über die Fortschritte des Forschungs­projekts «Bedretto Energy Storage and Circulation of Geothermal Energy» (BEACH) von ETH-Professor Martin Saar zu informieren. Beim Projekt BEACH geht es um die Speicherung von Energie im Untergrund. Die Idee: Einen Energie­speicher im kristallinen Gestein (Granit) für den Aus­gleich der saisonalen Schwan­kungen des Energie­bedarfs zu nutzen. Alle nötigen Daten dazu wurden in den letzten fünf Jahren im Bedretto­Lab gewonnen. «Wärme macht einen grossen Teil der Schweizer Energie­bilanz aus», gibt der Direktor des Bedretto­Lab, Domenico Giardini, zu bedenken. «Die Wärme­speicherung im kristallinen Gestein könnte dazu beitragen, dass die Energie­wende in der Schweiz gelingt.»

Das Interesse am weltweit einmaligen Pilot­versuch BEACH ist gross. Neben dem Bund und kantonalen und ausländischen Elektrizitäts­produzenten interessiert sich auch die Azienda Elettrica Ticinese (AET) mit einem konkreten Vorhaben dafür: einem Pilot­projekt für ein robustes autarkes Insel-Energiesystem für das Bedretto-Tal, das den Energie-­Output der regionalen Fluss­kraft, der Wind­kraft, der Photovoltaik und der Wärme­speicherung im Granit zusammen­bringt. Der resultierende Mix aus Strom und Wärme soll vor Ort genutzt werden. «Dezentrale kombinierte Energie­systeme sind die Zukunft», ist Giardini überzeugt.

Enormes geothermisches Reservoir

Mittlerweile verfügt das Bedretto­Lab über ein voll­ständig kontrolliertes geo­thermisches Reservoir von mehr als 200 000 Kubik­metern: das riesige Fels­volumen aus Granit unter dem Bedretto-­Tunnel. Es ist voller feiner Risse, in denen Wasser zirkuliert, und wurde durch Wasser­injektionen in ein durch­lässiges Reservoir verwandelt. Die Forschenden injizieren kontrolliert just so viel zusätz­liches Wasser, dass nur kleine Beben ent­stehen und dass die Wasser­menge sich gut im Berg­innern erwärmen kann. «Wir brechen den Felsen nicht auf», betont Giardini. Das injizierte Wasser sucht sich seinen Weg durch die vorhandenen Risse, kontrolliert von 2000 Sensoren, die sämtliche Reaktionen des Fels­volumens messen. Will man die Energie des erwärmten Wassers nutzen, lassen die Forschen­den es durch ein zweites Bohrloch wieder an die Tunnel­oberfläche hochsteigen.

Das geothermische Reservoir wird nun während vier Jahren in einem saisonalen Zyklus betrieben: Im Sommer wird warmes Wasser eingebracht und im Fels gespeichert. Im energie­armen Winter wird die Wärme­energie bezogen. «Im Modell funktioniert es», sagt Giardini, «nun testen wir unter realen Bedingungen, wie viel Wärme wir im Winter aus dem Reservoir beziehen können.» Verschiedene Zirkulations­verfahren und ihre Energie­bilanz und Speicher­effizienz werden getestet und die Überwachungs- und Modellierungs­systeme weiter verbessert. Auch die wirtschaftlichen Aspekte eines unterirdischen Energie­speichers werden analysiert.

Seit Frühling 2025 ist der neue, 120 Meter lange Seiten­tunnel zum Haupt­tunnel des Bedretto­Lab fertig. Er verläuft parallel zu einer tekto­nischen Verwerfungs­zone im Granit und eignet sich zur Erfor­schung von Erdbeben­prozessen – deshalb der Projekt­name FEAR für «Fault Activation and Earthquake Rupture».

Dank der Bohrlöcher im Seitentunnel gelangt man nahe an die Verwerfungs­zone heran, mehrere Bohr­löcher durchdringen die Verwerfung sogar. So können die Forschenden des inter­nationalen FEAR-Konsortiums die vielen offenen Fragen zum Ablauf von Erdbeben angehen. «Wir erhalten komplett neue Erkenntnisse», freut sich Giardini.

Geobiologie und Teilchenphysik

Seit 2023 forscht auch Cara Magnabosco, Professorin für Geo­biologie und Mitglied des «Centre for Origin and Prevalence of Life» der ETH Zürich, im BedrettoLab. Sie möchte herausfinden, welche Elemente unabdingbar sind, damit Leben entstehen kann. Das Bedretto­Lab eignet sich für die Beant­wortung dieser Frage, weil in den tiefen Gesteins­schichten Bereiche existieren, die über Jahr­millionen vollkommen abge­schottet waren.

2026 soll ausserdem eine Kaverne im BedrettoLab für Teilchen­physik-Experimente umgebaut werden. Die Forschungs­gruppe von Professor Björn Penning von der Universität Zürich ist hier federführend. Die Physiker wollen Elementar­teilchen aus dem Weltall aufspüren und so die dunkle Materie erforschen, die den grössten Teil des Universums ausmacht. «Nur Partikel wie Neutrinos oder Myonen gelangen durch die kilo­meter­dicke Granit­schicht bis ins BedrettoLab», erklärt Giardini.

Und nicht zuletzt wurde im vergangenen Jahr die Verstetigung des BedrettoLab angegangen. Der ETH-Rat hat das einzig­artige Felslabor im Tessin auf seine Liste der grossen Forschungs­infrastruktur­projekte von nationaler Bedeutung gesetzt und dem Bund zur weiteren Finanzierung vorgeschlagen.