Tiefen­geothermie-Forschung

Werner Siemens-Stiftungsprofessor Martin O. Saar und sein Team an der ETH Zürich haben ein innovatives Verfahren entwickelt, mit dem man die Energie in der Erd­kruste gewinnen und gleich­zeitig das Klima­gas CO₂ versenken kann – im granitharten Unter­grund der Schweiz und an anderen geologisch heraus­fordernden Gebieten auf der Erde.

Die Forschung von Werner Siemens-Stiftungs­professor Martin O. Saar zielt auf die Nutzung der tiefen Erdwärme für die Erzeugung von Strom in geo­thermischen Kraft­werken ab. In der Schweiz investiert der Bund seit ein paar Jahren sehr viel Geld in die tiefe Geothermie. Sie wird als alternative Energie­quelle für die Zeit nach dem geplanten Ausstieg aus der Atomenergie und aus den fossilen Energieträgern Öl und Gas diskutiert.

Bis jetzt kann in der Schweiz die Geo­thermie nicht zur Strom­erzeugung genutzt werden; in Deutschland ist man damit schon weiter. Die USA sind global führend bei den Geo­thermie-­Kraft­werken. Der Grund liegt in der unter­schiedlichen Geologie. Hierzu­lande findet man nicht wie in Kalifornien oder Nevada hohe Untergrund­temperaturen nahe der Erdober­fläche, die sich einfach anzapfen lassen, und es gibt auch keine hohe seismische Aktivität wie in Island oder Kalifornien, die den Unter­grund durchlässig für den Wärme­aufstieg halten. In der Schweiz und in den meisten Gebieten der Erde ist es sehr viel schwieriger, an die Wärme aus der Tiefe zu gelangen, um sie in Strom umzuwandeln. Da setzt die Forschung von Martin O. Saar an: Er möchte Ver­fahren entwickeln, mit denen geot­hermische Energie auch in bisher ungeeigneten Gegenden wirt­schaftlich sinnvoll für die Strom­produktion genutzt werden kann.

Als Erstes hat das Team von Werner Siemens-Stiftungs­professor Martin O. Saar mithilfe von Computer­simulationen, Labor­experimenten, Feld­forschung und im Gestein untersucht, wie sich Flüssig­keiten (Geofluide) ihren Weg durch harten Stein wie Granit bahnen und wie sich geo­thermale Energie­flüsse in der Erd­kruste «bewegen». Vor einigen Jahren tauchte die Idee auf, CO₂ als Wärmetransporter einzusetzen – was sich als Coup entpuppte. Damit liesse sich die tiefe Erdwärme an vielen Stand­orten nutzen und zugleich der CO₂-Ausstoss in die Atmos­phäre drosseln, indem das Treib­hausgas permanent im Untergrund gelagert würde.

Das Projekt mit seinem innovativen Ansatz ist erfolgreich. Bereits entstanden daraus Patente, internationale Zusammen­arbeiten und Spin-offs. Ein neuartiger Elektro­puls-Bohrer wurde in Zusammenarbeit mit dem Geoenergie-­Kraftwerke-­Bauer «SwissGeoPower» entwickelt und erfolgreich getestet. Im Jahr 2021 hat Saar einen Inno­suisse Grant der Schweizerischen Agentur für Innovations­förderung erhalten, mit dem er die vielver­sprechenden Elektropuls-Bohrungen optimieren will.