Die Geowissenschaftlerin Dr. Christina Schmidt erklärt, wie Millionen Jahre alte Erdgeschichte unsere Energiezukunft prägt – und warum der Oberrheingraben dabei eine Schlüsselrolle spielt.

Hi Christina, danke dass du dir für das Gespräch Zeit genommen hast. Du arbeitest mittlerweile seit 5 Jahren bei Vulcan und bist damit eine der ersten Mitarbeiterinnen. Was genau macht eine Geowissenschaftlerin in einem Geothermieunternehmen?

Dr. Christina Schmidt: Die Geowissenschaften sind breit gefächert – bei uns arbeiten Kolleginnen und Kollegen aus vielen verschiedenen Disziplinen zusammen. Es gibt Geologinnen, Geophysikerinnen, Geochemikerinnen und Mineraloginnen, und all diese Expertise kommt in unserer Abteilung zusammen. Ich bin in erster Linie Sedimentologin, das heißt, ich untersuche, wie Gesteine entstehen, wie sie abgelagert wurden und welche Eigenschaften sie haben. Bei Vulcan bin ich für die Bohrlochmessauswertung zuständig. Das sind Daten, die wir direkt im Bohrloch erheben oder die wir aus historischen Bohrungen eingekauft haben. Aus diesen Daten leite ich bestimmte Eigenschaften des Gesteins ab – und diese Informationen fließen schließlich in unsere geologischen Modelle ein. So schaffen wir die Grundlage, den Untergrund besser zu verstehen und unsere Projekte verlässlich zu planen.

Als Außenstehende:r könnte man denken: „Christina beschäftigt sich mit Steinen“ – das klingt auf den ersten Blick vielleicht nicht besonders spannend. Was fasziniert dich an deinem Beruf? Oder wie würdest du jemandem erklären, der mit Gesteinen wenig anfangen kann, was daran so besonders ist?

Dr. Christina Schmidt: Die Faszination liegt in der unglaublichen Komplexität der Geowissenschaften – es gibt so viele spannende Teilbereiche, mit denen man in der Schule kaum in Berührung kommt. Ich sage meinen Freunden immer, ich sei die perfekte Reisebegleitung. Wenn wir wandern gehen, kann ich als Geologin die Geschichte einer Landschaft lebendig machen. Zum Beispiel kann ich sagen: „Schau, das ist Kalkstein, das bedeutet, dieser Ort lag früher einmal unter dem Meer, auch wenn du heute mitten in den Alpen stehst.“ Und wenn du versteinerte Schnecken findest, sind das keine Land-, sondern Meeresschnecken. Ich finde es unglaublich, was man aus einem unscheinbaren grauen Stück Gestein alles herauslesen kann. Es erzählt Geschichten, die Millionen Jahre alt sind.

Welche geologischen Eigenschaften machen den Oberrheingraben besonders geeignet für Geothermie und Lithiumgewinnung?

Dr. Christina Schmidt: Wir haben im Oberrheingraben einen sehr hohen geothermischen Gradient. Das bedeutet, dass die Temperatur dort deutlich schneller mit jedem Meter Bohrtiefe steigt als in anderen Regionen Deutschlands. Genau das macht den Standort so attraktiv für Geothermie. Bohren ist generell kostenintensiv – je tiefer man bohrt, desto mehr Geld muss investiert werden. Wenn es aber schneller warm wird, erreichen wir die für einen wirtschaftlichen Betrieb notwendigen Temperaturbereiche früher. Was das Lithium betrifft, wissen wir aus verschiedenen Publikationen und bestehenden Bohrungen, dass die Lithiumkonzentration im Thermalwasser des Oberrheingrabens außergewöhnlich hoch ist – etwa 180 Milligramm pro Liter Thermalwasser. Das sind optimale geologische Voraussetzungen.

Wie untersucht ihr die geologischen Schichten, um geeignete Bohrstandorte zu bestimmen?

Dr. Christina Schmidt: Wir arbeiten mit bestehenden Daten, wie Bohrlochdaten und seismischen Daten. Auf dieser Basis versuchen wir, die Tiefe des Reservoirs zu bestimmen – also jenes Gesteins, aus dem wir später die lithiumhaltige Sole fördern. Gleichzeitig prüfen wir, ob es in der Umgebung sogenannte günstige Strukturen geben könnte. Dazu gehören zum Beispiel Störungen – Bereiche im Untergrund, in denen geologische Schichten gegeneinander verschoben wurden. Solche Strukturen gehen oft mit Kluftsystemen einher. Und wir wissen, dass Thermalsole entlang dieser Kluftzonen meist deutlich besser fließen kann als im ungestörten Nebengestein. Deshalb kombinieren wir die Informationen über Tiefe und geologische Strukturen. Aus der Gesamtheit der Daten – Bohrlochmessungen und seismische Daten – leiten wir schließlich ab, welche Standorte am vielversprechendsten für eine Bohrung sind.

Wie entsteht das Lithium geologisch gesehen in der Thermalsole des Oberrheingrabens?

Dr. Christina Schmidt: Es gibt verschiedene wissenschaftliche Theorien. Die plausibelste für den Oberrheingraben geht davon aus, dass das Lithium aus Mineralen des kristallinen Grundgebirges stammt. Dieses Grundgebirge besteht unter anderem aus Granit – ein Material, das viele von Küchenarbeitsplatten kennen. Granit enthält Minerale wie Glimmer, also glänzende, flache Partikel, die im Gestein schimmern. Manchmal findet man sie auch im Strandsand, je nachdem, welche Gesteine in der Region verwittert sind. Diese Glimmerminerale enthalten vergleichsweise viel Lithium. In einer Tiefe von etwa drei Kilometern zirkuliert heiße Sole im Untergrund. Diese heiße Flüssigkeit löst die Glimmerminerale aus dem Granit. Das dabei freigesetzte Lithium wird anschließend mit dem Thermalwasser in die darüberliegenden Sedimentschichten transportiert, etwa in den Buntsandstein.

Wie überwacht ihr während der Bohrung und auch später im Betrieb die geologischen Bedingungen, um jederzeit eine hohe Sicherheit zu gewährleisten?

Dr. Christina Schmidt: Wir überwachen die geologischen Bedingungen sowohl während der Bohrphase als auch später während des Kraftwerksbetriebs sehr genau. Die Seismizität wird kontinuierlich rund um den Bohrplatz aufgezeichnet und beobachtet. Dafür nutzen wir nicht nur die vorhandenen Messsysteme der Bundesländer und anderer Betreiber, sondern installieren zusätzlich ein eigenes hochauflösendes Monitoringsystem als zusätzliche Sicherheitsstufe.
Für den späteren Kraftwerksbetrieb nutzen wir ein Ampelsystem: Je nach gemessener Bodenschwinggeschwindigkeit wird der Betrieb automatisch reduziert oder angepasst, um jederzeit maximale Sicherheit zu gewährleisten. Bevor überhaupt gebohrt wird – wie etwa in Schleidberg –, richten wir ein umfassendes Messnetzwerk ein. Zunächst wird das natürliche seismische Hintergrundrauschen der Region über einen längeren Zeitraum analysiert. So können wir sehr genau unterscheiden, ob Ereignisse natürlichen Ursprungs sind oder möglicherweise mit unserer Arbeit zusammenhängen. Das ermöglicht uns, sehr früh einzugreifen – lange bevor die Bevölkerung überhaupt etwas spürt[CS1] .

Gibt es neue geowissenschaftliche Methoden oder Technologien, die in der Geothermie zum Einsatz kommen?

Dr. Christina Schmidt: Ja, wir setzen zunehmend neue und innovative Methoden ein – unter anderem im Forschungsprojekt ConvEx. Dazu gehören Gradientenbohrungen und CSEM-Messungen (Controlled Source Electro-Magnetics). CSEM-Messungen erfassen die elektrische Leitfähigkeit des Untergrunds und liefern wichtige Informationen über die Durchlässigkeit von Störungsstrukturen, die zuvor mittels Seismik identifiziert wurden. Erhöhte Temperaturwerte aus oberflächennahen Gradientbohrungen helfen zudem dabei, festzustellen, wo heiße Fluide aus großer Tiefe entlang natürlicher Konvektionszellen aufsteigen.

Wie arbeitest du mit anderen Disziplinen zusammen, um die geologischen Erkenntnisse in technische Lösungen umzusetzen? Stichwort: Interdisziplinäre Zusammenarbeit.

Dr. Christina Schmidt: In unserem Team arbeiten Geologinnen sehr eng mit Reservoiringenieuren zusammen. Die Geologie ist der erste Schritt: Wir sammeln und analysieren alle verfügbaren Daten und interpretieren sie geologisch. So können wir das Gestein, die Schichtgrenzen und die Fließwege der Thermalsole charakterisieren. Auf dieser Basis übernehmen die Reservoiringenieure mit ihren komplexen dynamischen Modellen. Sie nutzen unsere geologischen Interpretationen und kombinieren sie mit Daten aus Produktionstests tiefer Bohrungen, die zeigen, wie sich die Sole im Untergrund verhält. Mit diesen Informationen erstellen sie Durchfluss- und Produktionssimulationen am Computer. Diese Modelle ermöglichen uns abzuschätzen, wie viel Thermalsole und damit Lithium kurz- und langfristig gewonnen werden kann. Diese enge technische Zusammenarbeit – ebenso wie der Austausch mit nicht-technischen Bereichen wie Öffentlichkeitsarbeit, Projektentwicklung oder der Rechtsabteilung – ist Teil unseres täglichen Arbeitsalltags.

Das Interview wurde geführt von: Patrizia Bär – Public Affairs I Regionalmanagement