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Hintergrund: Oberrheingraben: Geothermie im Oberrheingraben

Zerreißprobe in Staufen

Im September 2007 finden in der historischen Altstadt von Staufen im Breisgau Bohrungen statt, die die Energieversorgung des Rathauses in ein neues Zeitalter führen sollen. Erdwärmetechnologie soll zukünftig die denkmalgeschützten Häuser beheizen und kühlen, doch nach anfänglicher Zuversicht überschlagen sich schon nach kurzer Zeit die Ereignisse. Der stabil geglaubte Untergrund beginnt sich zu heben und Staufen droht zu zerbrechen. Was war geschehen?

  • (Quelle: SWR) Alltagsbild in der Altstadt von Staufen (Quelle: SWR)

Der Oberrheingraben bietet hervorragende Bedingungen für geothermische Energiegewinnung: Regenwasser aus den angrenzenden Gebirgen Schwarzwald und Vogesen sinkt ins Grundwasser ab und dringt in den Untergrund des Grabenbruchs. Durch die Erdwärme in großen Tiefen steigt das aufgeheizte Wasser im Oberrheingraben wieder in höhere Gesteinsschichten auf. Eine natürliche Wärmepumpe, deren Nachhaltigkeit durch die Niederschläge an den Bergen auf Dauer garantiert ist.

Wie wird Erdwärme für uns nutzbar?

  • (Quelle: SWR) (Quelle: SWR)

Normalerweise ist der Temperaturanstieg im Erdinneren viel zu gering, um ihn ohne aufwendige und teure Tiefbohrungen wirtschaftlich nutzen zu können. Doch in einigen geologischen Zonen ist die Erdkruste dünner und die Wärmeleitfähigkeit stark erhöht – eine sogenannte geothermische Anomalie wie beispielsweise im Oberrheingraben, wo die Erdwärme schon in geringer Tiefe signifikant ansteigt. In Bohrlöcher von 50 bis 300 Meter Tiefe werden Erdwärmesonden verlegt, deren Leitungen zu einer Heizungsanlage führen. Durch die Leitungen wird eine Flüssigkeit gepumpt, die sich in der Tiefe erwärmt und die gewonnene Energie in der Heizungsanlage wieder abgibt – dasselbe Prinzip wie bei einer Autoheizung. So kann schon ein Temperaturunterschied von wenigen Grad im Erdinneren für eine normale Wohnraumheizung nutzbar gemacht werden.

Ungeahnte Risiken

In Staufen im Breisgau zeigen sich jedoch auch die Risiken der Geothermie. Durch insgesamt sieben Erdwärmebohrungen wurden wasserführende und trockene Gesteinsschichten miteinander verbunden. Grundwasser strömt seitdem mit hohem Druck in eine 40 Meter mächtige Anhydrit-Schicht. Anhydrit reagiert mit Wasser und wandelt sich in Gips um – das sogenannte Gipskeuperquellen. Dabei quillt das Gestein bis auf das sechsfache Volumen an.

Eine Stadt zerbricht – was nun?

  • (Quelle: SWR) Das Rathaus in Staufen (Quelle: SWR)

Auf einer Fläche von 280 auf 150 Meter hat sich die Staufener Altstadt um bis zu 45 Zentimeter gehoben, was seitdem zu starken Rissen an 268 zum Teil denkmalgeschützten Häusern führt. Die anfängliche Hebung von bis zu 11 Millimeter pro Monat konnte durch das dauerhafte Abpumpen des Grundwassers und die Verpressung der Bohrlöcher mit einem eigens entwickelten Spezialzement auf 3 Millimeter pro Monat verringert werden, ein endgültiger Stillstand ist bis heute jedoch nicht festzustellen. Die Folgen sind immens: Die Fundamente und tragenden Wände einiger Häuser werden verstärkt, anderen Gebäuden droht der Abriss. Auch die Gas- und Stromleitungen müssen ständig überprüft und mit dehnbaren Materialien aufgerüstet werden, um den Veränderungen im Boden standzuhalten. Das Rathaus wird seitdem wieder mit Gas beheizt.