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Energie aus der Tiefe: 25 Jahre Geothermie-Forschungsplattform Groß Schönebeck
Wie können für Geothermie geeignete Reservoire am sichersten erkundet werden? Wie kann die Thermalwasserproduktivität nachhaltig gesteigert werden? Diese und viele weitere Forschungsfragen werden seit einem Vierteljahrhundert an der Geothermie-Forschungsplattform Groß Schönebeck untersucht. Das übergeordnete Ziel: Energie aus der Tiefe effizient nutzen, um daraus Wärme und Strom bereitzustellen.
In den zurückliegenden 25 Jahren hat sich das rund 50 Kilometer nordöstlich von Berlin gelegene Untertagelabor nicht nur national, sondern auch international zu einem bedeutenden wissenschaftlichen Standort für Tiefengeothermie entwickelt. Betrieben wird die Plattform durch das GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung.
Potenziale der Tiefengeothermie
Die Tiefengeothermie nutzt die natürliche Wärme im Erdinneren aus Tiefen von 400 Metern bis hin zu mehreren Kilometern. Erdwärme zeichnet sich durch ihre Grundlastfähigkeit aus. Anders als Wind und Sonne steht sie unabhängig von Klima und Jahreszeit kontinuierlich zur Verfügung. Mit geothermisch bereitgestellter Energie sind zudem sehr geringe CO2-Emissionen verbunden. Die Erdwärme ist nicht nur eine ökologisch sinnvolle, sondern angesichts steigender Erdgas- und Erdölpreise auch eine ökonomische Alternative.
In Deutschland gibt es verschiedene Regionen, die günstige geologische Bedingungen aufweisen, um diese Energiequelle zur Wärmeversorgung zu erschließen. Das sogenannte Norddeutsche Becken, das sich quer über einen Großteil Norddeutschlands erstreckt, ist eine davon. Das Norddeutsche Becken hat ein hohes hydrothermales Potenzial durch wasserführende Gesteinsschichten und hohe Temperaturen im Untergrund. Groß Schönebeck befindet sich am südlichen Rand dieser Region. Das Geothermielabor dient als Referenzstandort für die Entwicklung geothermischer Technologien zur Erschließung von Speichergesteinen mit geringer Durchlässigkeit.
Erdgasexplorationsbohrung als Ausgangspunkt
Der heutige Forschungsstandort geht auf eine ehemalige Erdgasexplorationsbohrung zurück. Ab 2001 wurde diese für die geothermische Forschung ausgebaut. Fünf Jahre später kam eine zweite Tiefenbohrung hinzu, sodass eine sogenannte geothermische Dublette eingerichtet werden konnte, die Untersuchungen zu der hydrothermalen Wärmegewinnung ermöglichte: Über die erste Bohrung wird heißes Thermalwasser aus dem Untergrund nach oben gefördert. Nach seiner thermischen Nutzung in der Anlage wird es über die zweite Bohrung wieder zurück in den Untergrund geführt. Seit dem Ausbau haben Forschende viele Experimente durchgeführt, um den Zufluss zu optimieren und die Thermalwasserproduktion zu steigern.
Das Herzstück der Forschungsplattform in Groß Schönebeck bilden die zwei Bohrungen, die in einer Tiefe zwischen 3,9 und 4,4 Kilometern Reservoire mit Temperaturen von rund 150 Grad Celsius erschließen. Die Struktur der dort vorkommenden Sedimentbecken ist weltweit verbreitet: Die Becken bestehen aus verschiedenen übereinanderliegenden Gesteinsschichten, in denen heiße Tiefenwässer vorhanden sind.
In den vergangenen 25 Jahren haben Forschungsteams in Groß Schönebeck verschiedene Projekte umgesetzt, die innerhalb des Energieforschungsprogramms der Bundesregierung gefördert wurden. Dazu gehörten unter anderem PERFORM und PerformII. Ziel der Projekte war es, die Leistung geothermischer Systeme zu verbessern. Im Projekt RISSDom-A haben Forschende untersucht, wie künstliche oder natürliche Risse (Klüfte) die Produktivität des Reservoirs beeinflussen. Im Projekt wurden zudem erstmalig 3D-vibroseismische Untersuchungen am Geothermiestandort Groß Schönebeck durchgeführt, die Daten für eine detaillierte Charakterisierung der klüftig-porösen Reservoirschichten lieferten. Auch die Machbarkeit geothermischer Stromerzeugung aus tiefen hydrothermalen Speichern war Inhalt eines Förderprojekts in Groß Schönebeck. Im Zuge dessen haben Forschende die Bohrung des Geothermielabors weiter ausgebaut und einen Thermalwasserkreislauf aufgebaut.
Forschungsstandort blickt auf 25 Jahre zurück
Ende Juni wurde das 25-jährige Bestehen des Forschungsstandorts mit einer Festveranstaltung in Groß Schönebeck gewürdigt. Forschende des GFZ und Gäste blickten dabei auf wissenschaftliche und technologische Erfolge der vergangenen Jahre zurück. Gemeinsam mit Vertreterinnen und Vertretern aus Wissenschaft, Industrie und Politik sowie den Anwohnerinnen und Anwohnern wurden außerdem aktuelle Projekte und die künftigen Perspektiven betrachtet.
25 Jahre Forschung in Groß Schönebeck steht für eine kontinuierliche Weiterentwicklung des Wissens über den geologischen Untergrund und die nachhaltige Erschließung der Tiefengeothermie. Von der Nachnutzung einer Altbohrung, der Einrichtung einer geothermischen Dublette mit einer Neubohrung über die Installation eines Thermalwasserkreislaufs bis zu Materialuntersuchungen und energieverfahrenstechnischen Aspekten: Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben die Infrastruktur Schritt für Schritt erweitert und tragen durch ihre geothermischen Forschungsarbeiten auch künftig zu neuen Erkenntnissen bei.