[ ] GEOTHERMIE DIE ALTERNATIVE WIE ERDWÄRME ZU ELEKTRIZITÄT WIRD GEORGES THEILER (HERAUSGEBER) PIRMIN SCHILLIGER (AUTOR) GAMMA DRUCK+VERLAG AG

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1 GEORGES THEILER (HERAUSGEBER) PIRMIN SCHILLIGER (AUTOR) GEOTHERMIE DIE ALTERNATIVE WIE ERDWÄRME ZU ELEKTRIZITÄT WIRD [ ] Lieferbar ab Juli 2011 Bestellung unter: www,theiler.ch GAMMA DRUCK+VERLAG AG

2 Die Antwort auf brennende Energiefragen liegt 4000 bis 5000 Meter unter uns: Mutter Erde liefert jederzeit verfügbare Energie, 24 Stunden täglich, sieben Tage die Woche, 12 Monate im Jahr, und zwar unentgeltlich und über Jahrzehnte zur intelligenten Stromproduktion. In der Geothermie wartet eine riesige Ressource. Deren Erschliessung und Nutzung kann, wie uns die Ereignisse in Japan lehren, nicht länger hinausgeschoben werden. Das Buch «Geothermie. Die Alternative Wie Erdwärme zu Elektrizität wird» zeigt den Weg und geht in die Tiefe! Geothermie Die Alternative Wie Erdwärme zu Elektrizität wird

3 «Wir wohnen auf einem riesigen Kachelofen und nutzen ihn schlecht.» Für Nationalrat Georges Theiler (FDP), Luzern, steht fest: Nebst Sonne, Wind, Wasser und Biomasse hat die Geothermie enormes, ja unerschöpfliches Potenzial. Denn 99 Prozent der Erdmasse sind wärmer als 1000 Grad Celsius. Zusammen mit dem Luzerner Journalisten Pirmin Schilliger als Autor hat er ein wegweisendes Buch herausgegeben. Geothermie Die Alternative Wie Erdwärme zu Elektrizität wird Das Buch (ISBN ) zählt 208 Seiten, 52 Bilder und Grafiken und ist im Verlag Gamma Druck+Verlag AG, Altdorf, erschienen. Und das sind die Kernpunkte: Das weltweite Potenzial der Geothermie ist unerschöpflich. Für die Schweiz wird das langfristig erschliessbare Potenzial auf jährlich 17 TWh beziffert. Das entspricht mehr als einem Viertel des aktuellen Stromverbrauchs. Verglichen mit anderen erneuerbaren Energien zählt die Geothermie mit Gestehungskosten von 7 bis 15 Rappen/kWh zu den günstigsten Energiequellen. Erdwärme ist stetig nutzbar und äusserst umweltfreundlich. Sie lässt sich dezentral vor Ort produzieren ganz in der Nähe des Verbrauchers. Um das Ziel zu erreichen, definiert das Buch eine Agenda der zehn wichtigsten Massnahmen, darunter den Einsatz von mehr Mitteln für Forschung und Entwicklung, die Finanzierung einer Pilotanlage, Anschubfinanzierungen, eine politische Unterstützung durch Bund, Kantone und Gemeinden sowie die Lancierung einer eigentlichen Kommunikationsoffensive.

4 130 POLITIK UNTERTITEL 131 POLITIK UNTERTITEL 22 NUTZUNG DIE WELTWEITE WÄRMENUTZUNG 23 NUTZUNG DIE WELTWEITE WÄRMENUTZUNG POLITIK 7 POLITIK 132 WÄRME, STROM ODER KOMBINIERT Basierend auf der Fliessrate, der Fördertemperatur und der Abnehmerstruktur dienen geothermische Anlagen grundsätzlich drei Zielen: der Wärmegewinnung, der Stromproduktion sowie der kombinierten Wärmegewinnung und Stromproduktion. 7.1 WER DARF DEN UNTERGRUND NUTZEN? FÖRDERGELDER FÜR DIE GEOTHERMIE GEOTHERMIE IM RAHMEN DER SCHWEIZER STROMPOLITIK WELCHE ROLLE KANN DIE GEOTHERMIE ÜBERNEHMEN? 146 chennahen Schichten und im Grundwasser vorherrschen, gute Leistungen erbringen. Das Prinzip ist denkbar einfach: Die mittels Sonde im Erdreich aufgenommene Wärme wird auf ein höheres Temperaturniveau «gepumpt». Sie kann nun sowohl zum Heizen der Raumluft als auch zum Erhitzen von Brauchwasser in Wohnhäusern, Schulen, Fabriken usw. eingesetzt werden. Die Wärmepumpen liefern mit rund 70 Prozent der installierten geothermischen Kapazität die Hälfte der weltweit verbrauchten geothermischen Wärmemenge. Die andere Hälfte erbringt hauptsächlich die direkte Wärmegewinnung, wie sie bei warmen Quellen ab Temperaturen von 40 C möglich ist, etwa um Fernwärmenetze oder Schwimmbäder zu beheizen. Insgesamt entspricht die im Jahr 2010 gewonnene geothermische Wärmemenge 308 Millionen Barrel Erdöl. Im Vergleich zur Verwendung fossiler Energieträger konnten damit 140 Millionen Tonnen CO2-Emissionen eingespart werden. Das entspricht dem CO2-Ausstoss von 28 Millionen Haushalten. Über die grösste installierte Kapazität zur Wärmenutzung verfügen zwar die USA, China, Schweden, Norwegen und Deutschland. Setzt man die absoluten Zahlen jedoch in Bezug zur Fläche und zur Bevölkerung, so sind kleinere Länder an der Spitze. Zu den Top Five gehören dann nebst Schweden und Norwegen auch Island, Neuseeland und die Schweiz. Die Schweiz ist bezüglich Dichte sogar absolute Weltspitze: In keinem anderen Land sind pro Quadratkilometer Landesfläche so viele Wärmepumpen installiert. Die grössten geothermischen Fernwärmenetze finden sich in Island, Frankreich, den USA, Russland und China. Immer mehr leistungsstarke Anlagen gibt es aber auch in Deutschland, Österreich, Ungarn, Italien, Polen und der Türkei. Bezüglich Wachstumsraten dominierten in den vergangenen fünf Jahren England, Irland, Spanien, Niederlande und Korea. Es sind Länder, die das geothermische Wärmepotenzial eben erst so richtig entdeckt haben. Wenn wir einen kurzen Blick auf die einzelnen Staaten werfen, überrascht vor allem die Rangierung von Ländern mit einer kleineren Bevölkerung wie etwa von Schweden und ganz besonders von Island. Tatsächlich ist Schweden geologisch eher benachteiligt, verfolgt aber eine konsequente Politik zur Erneuerbare Energien zum Beispiel auch Windkraft sollen fossile Brennstoffe und wahrscheinlich auch Atomkraft ersetzen. Im Idealfall lässt sich eine geothermische Ressource zur Stromproduktion und Wärmegewinnung nutzen. Aus dem Inhalt: Ursprung der geothermischen Energie Was Geothermie ist Restwärme, radioaktive Zerfallsprozesse und Wärmefluss Die Nutzung der Geothermie Geschichte Die weltweite Wärmenutzung Die weltweite Stromproduktion Prognosen zur globalen Entwicklung Wärmenutzung Schweiz eine Erfolgsgeschichte Stromproduktion Schweiz eine Vision Geologie Natürliche Voraussetzungen für die Geothermie in der Schweiz Geologie in vulkanischen Hochtemperaturgebieten Technik Exploration Bohrung Etablierte geothermische Kraftwerkstypen Vision «Hot-Dry-Rock»-Kraftwerk Pionierkraftwerk Soultz-sous-Forêts Forschung und Entwicklung Verbesserung der Wärmegewinnung Die Stossrichtungen in der tiefen Geothermie Forschungsprojekte in der Schweiz Internationale Zusammenarbeit Blick auf Deutschland

5 84 GEOLOGIE GEOLOGIE IN VULKANISCHEN HOCHTEMPERATURGEBIETEN Injektionspumpe Produktionsbohrung Injektionsbohrung Wärmetauscher Wasserspeicher Kühlungsgebäude Kristallin Stimuliertes Kluftsystem Turbinenhaus Sediment 158 INVESTITIONEN GÜNSTIGER GEOTHERMIESTROM 159 INVESTITIONEN GÜNSTIGER GEOTHERMIESTROM Bohrung 70 % Konversionsanlage 15 % Thermalwasserkreislauf 5 % Sonstiges 3 % Planung 3 % Stimulation 2 % Förderpumpe 2 % Wahrscheinlich ist der grösste Teil der geothermischen Ressourcen der Schweiz im trockeneren tiefen Kristallingestein gespeichert. Erschliessen lassen sich diese Wärmelager erst mit einer ausgereiften Hot-Dry-Rock-Technologie. Also konzentrieren sich die Bemühungen der Geologen vorerst auf hydrothermale Ressourcen. Wo genau verbergen sich die heissen, mit Wasser angereicherten Sedimentschichten? Die Schweiz liegt am Rand zweier geologischer Gebiete, die in Deutschland bereits geothermisch intensiv genutzt werden. Der Oberrheingraben ist eine geologisch junge, tektonisch noch stets aktive Senkungszone. Er erstreckt sich über 300 mal 40 Kilometer vom Südrand des Taunus bis in die Region des Schweizer Juras. In Tiefen von 2500 bis 4000 Metern herrschen überdurchschnittlich hohe Temperaturen von bis zu 180 C. Es zirkulieren in den Muschelkalk- oder Buntsandsteinformationen heisse Untergrundwasser schon in gut erreichbaren Bohrtiefen. Ebenfalls günstige geologische Voraussetzungen bietet das riesige Molassebecken am Nordrand der Alpen. Es erstreckt sich über eine Fläche von 250 Kilometer in Nord-Süd-Richtung und von 700 Kilometer in Ost-West-Richtung, von der Donau bis zum Genfersee. Grosse Reservoire für geothermische Energie befinden sich in den geklüfteten Karstschichten des Malm, einer anderen Bezeichnung für das Erdzeitalter des Oberen Jura. Damals vor rund 160 Mio. Jahren lagerte hier ein urzeitliches Meer Kalke, Sande und Tone ab. Diese verfestigten sich im Untergrund zu kalkigem Feinsandstein, Karbonaten und Mergel. Durch tektonische Risse und Wasserausspülungen bildete sich schliesslich der so genannte Malmkarst, der im Bereich der Klüfte sehr wasserdurchlässig sein kann. Die für eine Geothermienutzung interessante Schicht liegt in einer Tiefe zwischen 1500 und 5000 Metern. Sie senkt sich allmählich von Nordosten nach Südwesten. Nach Süden hin nimmt allerdings die Verkarstung ab. Doch auch hier gibt es geologische Störungszonen mit Brüchen, Rissen und Klüften. Das darin gespeicherte Thermalwasser kann mit einer präzis angesetzten Bohrung erschlossen werden. Im schweizerischen Mittelland können also geologische Verhältnisse angetroffen werden, die mit denen im geothermisch ergiebigen südbayrischen Raum weitgehend vergleichbar sind. NUTZUNG DER ERDWÄRME Auch im trockenen Fels lässt sich Erdwärme nutzen. Allerdings muss dann Wasser als Transportmedium der Wärme von der Oberfläche künstlich zugeführt und der Fels muss zum «Wärmetauscher» aufgebrochen werden (Hot-Dry-Rock- Verfahren). Beispiele aus der Praxis zeigen: Bei einem Erdgaskraftwerk verschlingt der Bau einen Drittel der gesamten Kosten, der Betrieb rund zwei Drittel. Bei einem Geothermiekraftwerk ist es gerade umgekehrt: Zwei Drittel sind für den Bau einzuberechnen, lediglich ein Drittel für den Betrieb. Über die gesamte Lebensdauer ist Erdwärme in der Stromerzeugung mit Erdgas, Kohle oder Atomstrom wettbewerbsfähig. In Zukunft dürfte sie dank Skaleneffekten tendenziell noch günstiger werden, während die Kosten bei allen anderen Energieträgern nach oben tendieren. Die entscheidenden Faktoren, die es bei der Kostenanalyse zu beachten gilt, sind die Grösse der Anlage, die Technologie, Kenntnisse über das geothermische Reservoir, Temperatur und Tiefe der Ressource, Durchfluss- und Förderrate, gesetzliche Rahmenbedingungen, steuerliche Anreize sowie Finanzierungskonditionen. INVESTITIONEN: Hier fallen Kosten für die Vorerkundung, für Bohrung und Komplettierung sowie für die Anlagen an der Oberfläche an. Die Kosten für die Bohrlocherstellung bilden dabei weitaus den grössten Ausgabenblock. Ab- INVESTITIONSKOSTENVERTEILUNG EINES GEOTHERMIEPROJEKTES Geothermieprojekte werden für Investoren dann attraktiv, wenn es gelingt, die Bohrkosten zu reduzieren und das Fündigkeitsrisiko zu verringern. Für beides braucht es technische Fortschritte. 3.2 GEOLOGIE IN VULKANISCHEN HOCHTEMPERATURGEBIETEN An einigen Stellen der Erde herrschen bereits in relativ geringen Tiefen hohe Temperaturen. Hier sind die so genannten geothermischen Gunstzonen anzutreffen, Gebiete also, die für eine Stromproduktion aus Erdwärme die besten In der Zentrale eines Geothermiewerks in Island, mit dem sowohl ein Fernwärmenetz betrieben als auch Strom produziert wird. Risiken Geologische Risiken Technische, wirtschaftliche und ökologische Risiken Politik Wer darf den Untergrund nutzen? Fördergelder für die Geothermie Geothermie im Rahmen der Schweizer Strompolitik Investitionen Was trägt die Geothermie zur volkswirtschaftlichen Entwicklung bei? Günstiger Geothermiestrom Ein Finanzierungsmodell für die Schweiz Geothermie richtig kommunizieren Bürgernahe Kommunikation Der komplette Medienmix Die ökologischen Vorteile Bauphase Betriebsphase Rückbau Pra xisbeispiele Was ist in Basel schiefgelaufen? Projekt Unterhaching und Folgewirkungen Fazit und Ausblick Glossar

6 Georges Theiler Georges Theiler (62, Herausgeber), Nationalrat FDP, dipl. Ingenieur ETH. Georges Theiler ist selbstständiger Berater und seit 1995 FDP-Nationalrat. In dieser Funktion ist er Mitglied verschiedener zentraler Kommissionen, darunter der Kommission Wirtschaft und Abgaben (WAK). Mit der Thematik erneuerbarer Energien generell und der Geothermie speziell befasst sich Georges Theiler seit Jahren. Als ehemaliges Mitglied der Kommission Umwelt, Raumplanung und Energie (UREK) hat er diesbezüglich politische Erfahrung gesammelt. Pirmin Schilliger Pirmin Schilliger (56, Autor) hat an der Universität Basel Geografie, Germanistik und Ethnologie studiert. Er arbeitet als freier Journalist und selbstständiger Texter für Tages- und Wochenzeitungen sowie für Institutionen und Unternehmen. Hauptsächlich schreibt er über wirtschaftliche, wissenschaftliche, technische und gesellschaftspolitische Themen. Seine Reportagen und Erzählungen wurden mehrmals mit Preisen ausgezeichnet. Als Autor dieses Buches durchlebte er ein Wechselbad der Gefühle zwischen jener heissen Vision und der kühlen Wirklichkeit, in der sich die Geothermie heute bewegt.