Risiken

Jede Technologie birgt Risiken, die bei der Planung und Ausführung der Projekte berücksichtigt werden müssen.Das Risikopotenzial bei der Nutzung der oberflächennahen und der tiefen Geothermie ist von unterschiedlicher Größenordnung, weshalb hier eine differenzierte Betrachtung beider Technologien nötig ist. 

Oberflächennahe Geothermie
In oberflächennahen Geothermie wurde bereits eine Vielzahl an Projekten durchgeführt, weshalb hier aufgrund eines hohen Erfahrungsschatzes und einer ausgereiften Technik die Risiken sehr überschaubar und bei fachgerechter Planung und Umsetzung gut beherrschbar sind.

Der  ausschlaggebende Faktor für den Erfolg eines oberflächennahen Geothermieprojekts besteht in der Auslegung einer langfristig nutzbaren Wärmeentzugsanlage. In welchem Maß auf nachhaltige Weise Wärme gewonnen werden kann, hängt von den geologischen und hydrogeologischen Verhältnissen im Untergrund ab. Über Kartenwerke und zunehmend auch über Internetportale der geologischen Landesämter liegt hier eine sehr gute Datengrundlage vor.

Bei der Erschließung des Untergrunds über Bohrungen besteht die Gefahr von Umweltbeeinträchtigungen für die Schutzgüter Boden und Grundwasser. Unter ungünstigen Umständen können bei Bohrungen auch Baugrundrisiken zum Beispiel in Form von Setzungen auftreten.

Bei einer fundierten und fachgerechten Planung werden aber alle diese Punkte berücksichtigt und können nicht zuletzt durch den Einsatz von gut ausgebildeten und erfahrenen Bohrfachkräften gemeistert werden. Es ist deshalb auch wichtig, qualifizierte Planer und Bohrfirmen einzusetzen.

Im Betrieb zeichnen sich Anlagen zur Nutzung der oberflächennahen Geothermie durch einen sehr geringen Wartungsaufwand aus. Die ausgereifte Technik und der Einsatz von qualitativ hochwertigen Materialien sorgen für eine lange Lebensdauer der Systeme.

Tiefe Geothermie
Bei der Erschließung der tiefen Geothermie werden Geräte und Technologien der Kohlenwasserstoffindustrie verwendet und auf deren Erfahrungen zurückgegriffen. Daneben hat sich in den Ländern, in denen schon seit Jahrzehnten geothermischen Quellen genutzt werden, wie zum Beispiel Island und Neuseeland, ein spezieller Erfahrungsschatz für die Erschließung geothermischer Reservoire ausgebildet. Mit der Erschließung geothermischer Quellen im Festgesteinen, mit Tiefen über 3.000 m und mit der Nutzung künstlicher geothermischer Systeme (petrothermale Geothermie und EGS Systeme) müssen neue Herausforderungen bewältigt werden, bevor mit zunehmender Erfahrung, Risiken und Unsicherheiten geringer werden.

Der Gesteinsaufbau im Untergrund ist hierzulande bis 2.000 m Tiefe dort gut erforscht, wo die Erdöl- und Erdgasexploration zu einer systematischen geologischen Erkundung geführt hat. Dies ist in den geothermischen Provinzen des Oberrheingrabens, der bayerischen Molasse und dem norddeutschen Becken der Fall. Die anderen Regionen sind meist nicht, und wenn nur vereinzelt, mit tiefen Bohrungen erkundet worden.

Ausschlaggebend für den Erfolg eines Geothermieprojekts mit der Erschließung tiefer Reservoire sind die lokalen geologischen Verhältnisse in großer Tiefe.. Diese lassen sich im Prinzip überall erkunden, jedoch nur mit sehr hohem Aufwand. Deshalb stehen nur wenige direkte Daten aus Bohrungen zur Verfügung. Eine Prognose über die geologischen Verhältnisse muss dann aus weiter entfernten Bohrungen, oder aus linienhaften oder flächenhaften geophysikalischen Erkundungen abgeleitet werden. Diese geben jedoch nicht Auskunft über die wichtigen Eigenschaften, die ein Geothermieprojekt zum Erfolg werden lassen: Die Temperatur und die Förder- bzw. Injektionsmenge.

Daher und aufgrund der Komplexität der Technik sind in der tiefen Geothermie die Risiken bei der Umsetzung von Projekten ungleich höher als bei der oberflächennahen Geothermie.

Generell müssen hier fünf Risikogruppen in Betracht gezogen werden:

Das Fündigkeitsrisiko, geologische & geotechnische Risiken, wirtschaftliche Risiken, Umweltrisiken und politische Risiken.Diese Risikogruppen sind dabei nicht scharf abgegrenzt. Treten bei den Bohrarbeiten etwa Schwierigkeiten unerwartete geologische Verhältnisse auf, so ist dies zwar als geologisches oder geotechnisches Risiko einzuordnen, jedoch bedeuten die damit unweigerlich verbundenen Mehrkosten zugleich auch ein wirtschaftliches Risiko. 

  1. Fündigkeitsrisiko
    Das Hauptrisiko in der tiefen Geothermie ist das so genannte Fündigkeitsrisiko.

    Es bezeichnet das Risiko, bei der Erschließung eines geothermischen Reservoirs eine unzureichende Thermalwasserförderrate zu erzielen und/oder eine zu geringe Lagerstättentemperatur anzutreffen. Diese beiden Größen sind besonders wichtig, da von ihnen die Leistung des Geothermiekraftwerks abhängt.

    Die Fündigkeit wird meist zu Beginn eines Projektes definiert, d.h. der Projektentwickler und der Investor legen fest, ab welcher Mindestförderrate und welcher Temperatur das Projekt wirtschaftlich –entsprechend der Renditeerwartung des Investors- und damit erfolgreich ist. Eine Bohrung gilt dabei als fündig, wenn diese Kriterien erreicht oder überschritten werden.

    Eine sogenannte Teilfündigkeit liegt vor, wenn die Kriterien zur Fündigkeit nicht erreicht sind, jedoch eine Nachnutzung mit einem anderen Konzept technisch möglich und z.B. mit der Auszahlung eines Teils der Versicherungssumme auch wirtschaftlich.

    Das Fündigkeitsrisiko ist absicherbar. Versichert werden jedoch nicht Regionen, in denen noch keine Erfahrungen vorliegen. Neuere Technologien, die noch Aspekte mit Forschungs- und Entwicklungscharakter beinhalten (Petrothermale Systeme, EGS und HDR) lassen sich im Moment nicht versichern.

  2.  Geologische und geotechnische Risiken

    Das Verpressen von Wasser unter hohen Drücken um natürliche Risse im Gestein aufzuweiten und künstliche zu erzeugen („hyrdaulic fracturing“) ist ein wesentlicher Bestandteil der Erschließung von petrothermalen Lagerstätten, kann aber auch in geringerem Maße in hydrothermalen Lagerstätten angewandt werden. Erst durch diese Maßnahmen zur Erhöhung der Wasserwegsamkeit im Gesteinsverband kann das technische Potential der im Gestein gespeicherten Wärme genutzt werden. In diesen petrothermalen Systemen sind mehr als 90% des Gesamtpotentials in Deutschland gespeichert. Mit dem Aufreißen des Gesteins sind Erschütterungen verbunden, die in den meisten Fällen unterhalb der Warnehmungsschwelle des Menschen liegen. In tektonisch besonders beanspruchten Gebieten, welche auch eine hohe natürliche Erdbebendichte aufweisen, wie im Fall des DHM-Projekts in Basel, können die Stimulationsmaßnahmen auch zur Entladung der natürlich vorhandenen Spannungen führen. Nach den Erfahrungen in Basel, wo unter den beschriebenen Umständen, stärkere Erschütterungen ausgelöst wurden, werten Experten die während des Projekts gesammelten Daten aus. Ziel ist, eine Stimulationskonzept für Basel und andere spannungsgeladene Regionen zu entwickeln, so dass ein Risiko größerer Erschütterungen vermieden wird.

    Mit der Herstellung von Tiefbohrungen sind ebenfalls Risiken verbunden, die sich vor allem durch Bohrzeitverlängerung und im Bohrloch verlorene Werkzeuge äußern können. Technische Risiken können im schlimmsten Falle mit der Aufgabe des Bohrlochs und dem Verlust des bis dahin eingesetzten Kapitals enden. Bohrtechnische Risiken lassen sich versichern.

    Die Kraftwerkstechnik und die Stabilität des Kraftwerksbetriebs bedingen das Betriebsrisiko. Das Betriebsrisiko im Zusammenhang mit der Kraftwerkstechnik ist versicherbar. Ob das Reservoir über den geplanten Zeitraum hinweg mit gleicher Temperatur und Fördermenge betrieben werden kann, kann im Moment noch nicht versichert werden. In der Planung des Reservoirerschließung kann z.B. durch ein konservatives Konzept (z.B. Abstand der Bohrungen voneinander und Beschränkung der Förder- bzw. Injektionsmenge)  das Risiko minimiert werden. Jedes neue Projekt bringt jedoch einen Zuwachs an Erfahrungen.

  3. Wirtschaftliche Risiken
    Die wirtschaftlichen Risiken resultieren in erster Linie aus dem Fündigkeitsrisiko.  Erst nach erfolgreicher Durchführung und dem Test der Erstbohrung ist das Fündigkeitsrisiko stark reduziert. Jedoch muss auch die Injektionsbohrung ausreichende Wassermengen aufnehmen, um einen wirksamen Kreislauf zu ermöglichen. Die Erschließungskosten (Bohrungen, Stimulationsmaßnahmen und Tests) stellen zwischen 50 und 70% der Gesamtkosten eines Geothermieprojekts dar.

    Bei allen mit der Erschließung zusammenhängenden Arbeiten ist man auf eine professionelle Vorbereitung und Durchführung sowie zuverlässige Partner angewiesen.

    Um dieses Risiko so gering wie möglich zu halten, bedarf es einer sorgfältigen Projektentwicklung mit klar definierten Projektentwicklungsphasen, Meilensteinplanung und Abbruchkriterien.

  4. Umweltrisiken
    Entsprechend der oberflächennahen Geothermie besteht auch in der tiefen Geothermie die Möglichkeit einer gefährdung des Schutzgutes Boden und Grundwasser. Bei großen Projekten mit tiefreichenden Eingriffen in den Untergrund werden entsprechenden Vorkehrungen getroffen und Sicherheitseinrichtungen bereitgehalten um Gefährdungen möglichst auszuschließen. Die Durchführung einer Tiefbohrung unterliegt dem bergrechtlichen Betriebsplanverfahren, das auch die Interessen der Anwohner und Nachbarn wahrt.

    Anders als bei konventionellen thermischen Kraftwerken wird bei Temperaturen unter 200°C, wie wir sie in den Reservoiren in Deutschland finden, nicht Wasser verdampft, sondern es wird ein spezielles Arbeitsmittel eingesetzt. Die sogenannten Organic Rankine Cycle (ORC) verwenden organische Arbeitsmittel, wie Pentan. Das Kalina-Verfahren verwendet ein Wasser-Ammoniak Gemisch. Mit diesen Stoffen können lokale Umweltbeeinträchtigungen und -gefährdungen auf dem Betriebsgelände verbunden sein, wenn diese Stoffe in die Umwelt austreten. Hier gibt es Sicherheitskonzepte und Einrichtungen, die in der Vergangenheit in der chemischen Industrie einen risikofreien Betrieb ermöglicht haben.

  5. Politische Risiken
    Die Geothermische Nutzung zur Stromerzeugung und Wärmenutzung ist im Moment noch von Förderung abhängig. Da aber der größte Teil der Politik und der Gesellschaft hinter der Nutzung erneuerbarer Energien steht, ist in Deutschland kein politisches Risiko durch Wegfall der Förderung verbunden.

    In der Geothermie wird mit einer Technologieentwicklung gerechnet, die einen günstigeren Gestehungspreis in der Zukunft bedeutet. Mit den steigenden Kosten für die konventionelle Strom und Wärmeerzeugung wird die Geothermische Nutzung in einigen Jahren konkurrenzfähig und förderunabhängig sein.