GEOTHERMOVAL-Projekt

Das 1988 ins Leben gerufene Programm GEOTHERMOVAL diente der Erforschung, Bewertung und Erschließung potenzieller geothermischer Ressourcen im Kanton Wallis als alternative Energiequelle, insbesondere für Raumheizung und Warmwasserbereitung.

Dieses geothermische Erkundungsprogramm wurde vom CRSFA (Centre de Recherches Scientifiques Fondamentales et Appliquées de Sion, ehemals CREALP) in Zusammenarbeit mit mehreren Universitätsinstituten durchgeführt. Es wurde von öffentlichen Einrichtungen und Organisationen unter der Schirmherrschaft des Bundesamts für Energie (BFE) und des Energiedepartements des Kantons Wallis finanziell unterstützt.

Es gibt mehrere Gründe, warum das CRSFA beschlossen hat, ein globales Geothermie-Forschungsprojekt im Wallis zu starten:

• Ein lokal hohes thermisches Potenzial, das sich dank der Quellen, Strukturen und Tunnels abschätzen lässt.
• Das Fehlen einer umfassenden Studie über die geothermischen Ressourcen im gesamten Kanton, obwohl es eine hohe Konzentration von Thermalquellen gibt.
• Das System der Tiefenzirkulation in Verbindung mit der Morphologie der Bergregionen.
• Der geologische und strukturelle Kontext der Alpen.
• Günstige Bedingungen für die Suche nach alternativen Energien.

Das Hauptziel des GEOTHERMOVAL-Programms bestand darin, die Hypothese zu überprüfen, dass die Heißwasseraufschlüsse im Wallis nur oberflächliche Manifestationen eines tiefen Zirkulationssystems mit einem sehr bedeutenden geothermischen Potenzial (Temperatur und Fluss) sind.

Um dies zu erreichen, mussten wir zunächst unsere Kenntnisse über die thermischen, hydraulischen und geologischen Eigenschaften des Untergrunds verbessern. Diese sehr wichtige Arbeit bildete die Vorphase des Projekts und dauerte zwei Jahre. Danach trat das Projekt in eine neue Phase (Phase I) ein, in der Bohrungen in mittlerer Tiefe durchgeführt wurden. Diese Arbeiten ermöglichten es uns, die hydrogeologischen Prozesse zu klären, die die Zirkulation des Tiefenwassers im kristallinen Grundgestein und seiner sedimentären Abdeckung bestimmen.

Auf der Grundlage der Ergebnisse der durchgeführten Studien begann dann eine letzte Phase (Phase II), die den Tiefbohrungen gewidmet war. Ihr Hauptziel war es, die hydrodynamischen und thermischen Eigenschaften der Grundwasserleiter mit Hilfe von Pumpversuchen zu testen. Sie wurde 1996 mit der Tiefbohrung JAFE in Saillon abgeschlossen.

PHASE I – EXPLORATION UND PROSPEKTION

Zur Untersuchung der Oberfläche wurde eine Reihe von Methoden verwendet:

• Geologie: Vorhersagbare Querschnitte, Untersuchung von Frakturen und geologischen Strukturen, Untersuchung von Gesteinen, die als geothermische Grundwasserleiter dienen könnten.
• In der Geophysik: elektrische Methoden, Gravimetrie, seismische Refraktion und seismische Reflexion.
• Hydrogeologie: Messung von Durchfluss, Temperatur und elektrischer Leitfähigkeit in Quellen, Bohrlöchern und Beobachtungspiezometern, Erstellung von Temperatur- und Leitfähigkeitsanomaliekarten, Pumpversuche.
• Hydrochemie: Geothermometrie, Isotopengeochemie, Modellierung chemischer Gleichgewichte.

Sie ermöglichte es uns, vorrangige Standorte für die Untersuchung zu lokalisieren und zu definieren, manchmal mit Hilfe von flachen Bohrlöchern, für jeden von ihnen:

• Hydrogeologische Merkmale der Thermalwasserressourcen.
• Aktuelles thermisches Potential.
• Wie das geothermisch-hydrogeologische System funktioniert.
• Die maximale Temperatur, die in der Tiefe erreicht wird.
• Die Art des Gesteins, durch das das Thermalwasser fließt.
• Thermisches Potenzial und Fließgeschwindigkeit, die durch Bohrungen erschlossen werden können.

Darüber hinaus haben die in dieser Phase durchgeführten technischen und wirtschaftlichen Studien gezeigt, dass die Nutzung der geothermischen Ressourcen wirtschaftlich rentabel sein kann. Nach vier Jahren Forschung, in die mehr als 1 Million Schweizer Franken investiert wurden, ermöglichte das Programm GEOTHERMOVAL eine umfassende Bewertung der geothermischen Ressourcen im Kanton Wallis und die Erarbeitung konkreter Vorschläge für die Nutzung der Tiefengeothermie. Unter Berücksichtigung der geschätzten Temperaturen in der Tiefe und der bekannten Fließgeschwindigkeiten wurde in Phase I ein thermisches Potenzial von rund 54 MWt für das gesamte Wallis ermittelt.

EINIGE WICHTIGE ERGEBNISSE

In der Region Simplon wurden vier Bohrungen zwischen 65 und 150 m vom Tunnel aus niedergebracht. Zwei davon trafen zwischen 50 und 100 m auf artesisches Wasser mit Temperaturen zwischen 42,5 und 45,5°C je nach Tiefe. In den anderen beiden Bohrlöchern lagen die Gesteinstemperaturen zwischen 42 und 55°C. Diese Messungen führten zu dem Schluss, dass der geothermische Gradient im Massiv 5°C/100 m beträgt, und ermöglichten es uns, die Temperaturschwankungen im Tunnel im Laufe dieses Jahrhunderts zu modellieren. Es wurde auch ein Abkühlungsradius des Gesteins um den Tunnel von 150-200 m nachgewiesen, während jenseits dieses Radius Temperaturen in der Größenordnung der bei den Tunnelvortriebsarbeiten angetroffenen Temperaturen (>50°C) herrschen.
Verschiedene seismische Reflexionsprofile (BESSON et al. 1992 und 1993) wurden in Zusammenarbeit mit PNR 20 in Sion, Vétroz, Saillon, Martigny, St-Maurice und Villette-Montagnier (Vallée de Bagnes) durchgeführt. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass die wichtigsten Heißwasserreservoirs eng mit den Evaporiten aus der Trias, dem kristallinen Grundgebirge des Mont-Blanc, der Aiguilles Rouges und des Aar-Massivs sowie den quartären Sedimenten an der Basis der Schwemmlandauffüllung des Rhônetals verbunden sind. In den Gebieten, die den Thermalquellen entsprechen, erreichen die tiefen Zirkulationen wahrscheinlich Temperaturen zwischen 30 und 110°C. In den meisten Fällen liegen die bekannten Gesamtdurchflussmengen pro Abflusszone bei über ⁵⁰ m3/h. Die Wasserchemie ist hauptsächlich [Ca>Mg; SO4>HCO3] für triassische Aquifere oder [Na; SO4>Cl] für kristalline Aquifere.
Darüber hinaus hat eine detaillierte Interpretation dieser seismischen Reflexionsprofile einen «Canyon» an der Basis des Alluviums entlang der Achse des Rhônetals offenbart, der als «geothermische Falle» fungieren könnte.

PHASE II – ERKUNDUNG

Auf der Grundlage der Ergebnisse der ersten Phase wurden drei Standorte für Tiefbohrungen vorgeschlagen (St-Maurice, Saillon und Sion). Nur das Bohrloch in Saillon wurde schließlich ausgewählt und 1996 fertiggestellt. Im Erfolgsfall war geplant, das heiße Wasser über ein Wärmeverteilungsnetz zur Beheizung von Gebäuden und Wohnungen in der Umgebung zu nutzen.

Jafe de Saillon Bohrloch

Ziel dieser Bohrung war es, die tiefen Thermalflüssigkeiten des Saillon-Gebietes über mehrere Ziele zu erfassen. Nach einer langen Verzögerung aufgrund eines behördlichen Einspruchsverfahrens eines örtlichen Bürgers konnten die Arbeiten schließlich im März 1996 beginnen. Das Projekt wurde vom NEFF (Fonds national pour la recherche énergétique, 50%), dem BFE (25%), dem Kanton Wallis (13%) und der Gemeinde Saillon (12%) finanziert.
Die JAFE-Bohrung erkundete ein strukturelles Kompartiment, in dem die Lithologie und die Frakturierung eine für die Zirkulation von Thermalwasser günstige Durchlässigkeit hätte bieten müssen. Leider wurde das «autochthone» geologische Modell, das als wissenschaftliche Grundlage diente, nur teilweise verifiziert. Während die Bohrungen tatsächlich die Saillon-Verwerfung durchschnitten, wurde das kristalline Grundgebirge, das unter der Saillon-Hügelreihe erwartet wurde, nicht erreicht. Die Bohrungen ergaben, dass die letztgenannte Serie eine dicke Lias-Mergel-Kalk-Formation überspannt, deren Basis innerhalb der vertraglich festgelegten Länge des Projekts (900 m) nicht erreicht werden konnte, obwohl die Bohrungen umgeleitet wurden. Das Fehlen der Bruchdurchlässigkeit in der Nähe der Verwerfung ist sicherlich auf das plastische Verhalten des Mergels zurückzuführen. Die Saillon-Verwerfung wirkt also dort, wo sie die lassischen Sedimentschichten trennt, nicht als Abfluss.
Der berechnete geothermische Gradient von 2,7°C/100 m zeigt, dass das Bohrloch nicht durch einen Sektor mit tieferem Wasseraufstieg führte. Der Chemismus des angezapften Wassers ist in der Region unbekannt und wahrscheinlich ein integraler Bestandteil des Gesteins, in dem es gefunden wurde. Folglich berührte das Bohrloch keine Tiefenflüssigkeit, die derjenigen entspricht, die von einem Piezometer am Fuße des Saillon-Hügels aufgefangen wurde.
Das geothermische Potenzial des JAFE-Bohrlochs liegt mit 0,35 MWth weit unter den erwarteten 2 MWth. Diese Bohrung war daher ein Fehlschlag gemäß den vom BFE festgelegten Kriterien für die Bundesdeckung des Risikos negativer geothermischer Bohrungen.
Nach einer Operation zur Ansäuerung des Grundwasserleiters im Frühjahr 97 stieg die Fließgeschwindigkeit jedoch auf 5,6 l/s, wodurch das geothermische Potenzial der Struktur attraktiver wurde und auf 0,6 MWth anstieg. Daraufhin beschloss die Gemeinde Saillon, einen Teil dieser Ressource für die Beheizung der Schule zu nutzen. Der Rest wurde an das Unternehmen Bains de Saillon vergeben.