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Verbundprojekt "Wasserkraft und Geoenergie"

 

Ziel dieses Verbundprojekts ist es, einen ersten Satz kritischer grundlegender Forschungsziele zu entwickeln, die als Teil des Fahrplans Forschung und Entwicklung dazu beitragen sollen, die Ziele der neuen Energiestrategie des Bundes zu erreichen. Der Schwerpunkt liegt auf Forschung und Entwicklung auf der Angebotsseite, auf technologischen Entwicklungen und Strategien auf der Nachfrageseite und auf Risikobeherrschung für die sozioökonomischen Aspekte auf beiden Seiten.

Projektbeschrieb (laufendes Forschungsprojekt)

Im Bereich der Stromversorgung betrachtet das Eidgenössische Parlament Geoenergie und Wasserkraft als die vorrangigen Prioritäten für eine landesweit abgestimmte Forschung und Entwicklung. Die beiden Technologien unterscheiden sich jedoch stark voneinander:

  • Wir haben derzeit keine Stromproduktion aus tiefer Geothermie, so dass eine anhaltende Wachstumsrate der installierten Leistung notwendig sein wird.
  • Die Wasserkrafterzeugung ist hingegen bereits weitgehend optimiert. Für die Aufrechterhaltung der bestehenden Infrastruktur, ihre Anpassung an sich verändernde Betriebsbedingungen und die Erreichung einer 10-prozentigen Produktionssteigerung werden innovative Strategien und Technologien erforderlich sein.

Zielsetzung

Die Zielsetzungen der sieben Teilprojekte wurden so gewählt, dass sie wichtige Entwicklungen in der Forschung abdecken:

  • Im Bereich der tiefen Geothermie umfasst das Projekt geoenergetische Grundlagenforschung mit einem Schwerpunkt auf dem Verstehen der notwendigen Prozesse für Tiefengeothermie und CO2-Zirkulation sowie Durchlässigkeits- und Stimulationsverfahren bei hohen Temperaturen und Drücken. Diese Themen decken die verschiedenen geologischen Gegebenheiten ab, die in der Schweiz im Hinblick auf eine breite Nutzung der Geothermie zu untersuchen sind.
  • Im Bereich der Wasserkraft umfasst das Projekt Grundlagenforschung für die Weiterentwicklung der Wasserkraft und ihrer Infrastruktur vor dem Hintergrund der zunehmenden Erosion und Sedimentation in Wasserkraftwerken und der Veränderungen der periglazialen Umwelt. Der Fokus liegt auf der künftigen Nutzung von Wasserkraft und deckt Aspekte der Nachfrage wie der Versorgung unter sich verändernden klimatischen Bedingungen ab.
  • Insgesamt zielt das Projekt darauf ab, Grundsätze für die umfassende Beherrschung der Risiken von Wasserkraft und Geoenergie zu entwickeln unter Berücksichtigung aller relevanten Aspekte der Versorgung und der Nachfrage.

Das Verbundprojekt wird in enger Zusammenarbeit mit dem Schwesterprojekt "The future of Swiss hydropower: An integrated economic assessment of chances, threats and solutions (HP Future)" durchgeführt.

Bedeutung

Das Verbundprojekt soll mehrere grundlegende Fragen beantworten:

  • Ist die Gewinnung tiefer Erdwärme auf sichere Art und Weise und ihre Verwendung für die Erzeugung eines bedeutenden Teils der nationalen Energieversorgung zu konkurrenzfähigen Preisen möglich?
  • Ist die unterirdische CO2-Sequestrierung ein gangbarer Weg für die Ermöglichung einer kohlenstofffreien Stromerzeugung?
  • Kann die derzeitige Wasserkraftproduktion unter sich verändernden Bedingungen weiter gesteigert werden?
  • Kann die Wasserkraft-Infrastruktur langfristig instandgehalten, verbessert und betrieben werden?

Belastbare Antworten auf diese Fragen zu finden ist sehr wichtig, um ein Verständnis für das Potenzial dieser Stromquellen für den Energiemix der Zukunft zu entwickeln.

Originaltitel

Supply of electricity for 2050: hydropower and geo-energies

Projektverantwortliche

Leiter des Verbundprojekts

  • Prof. Domenico Giardini, Institut für Geophysik, ETH Zürich

Stellvertretender Leiter des Verbundprojekts

  • Prof. François Avellan, Direktor, Laboratoire de machines hydrauliques, EPF Lausanne

Verbundene Projekte

Zu diesem Verbund gehören folgende sieben Forschungsprojekte

Exploration and characterization of deep underground reservoirs

  • Prof. Larryn W. Diamond, Institut für Geologie, Universität Bern; Prof. Jean-Pierre Burg, Prof. Marco Herwegh-Züger, Prof. Klaus Holliger

HEPS4Power - Extended-range Hydrometeorological Ensemble Predictions for Improved Hydropower Operations and Revenues

  • Dr. Massimiliano Zappa, Eidg., Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL, Birmensdorf ZH; Dr. Christoph Spirig, Dr. Mark Liniger, Herr Frédéric Jordan

Potential for future hydropower plants in Switzerland: a systematic analysis in the periglacial environment (PHP)

  • Prof. Robert Michael Boes, Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie, ETH Zürich; Prof. Martin Funk, Dr. Ismail Albayrak, Dr. David Vetsch

Adequate sediment handling at high-head hydropower plants to increase scheme efficiency

  • Prof. Robert Michael Boes, Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie, ETH Zürich; Dr. Ismail Albayrak, Dr. David Vetsch

Modelling permeability and stimulation for deep heat mining

  • Dr. Thomas Driesner, Institut für Geochemie und Petrologie, ETH Zürich;Prof. Stephan Konrad Matthai, Prof. Rolf Krause, Prof. Stephen Miller

Optimizing Environmental Flow Releases under Future Hydropower Operation (HydroEnv)

  • Prof. Paolo Burlando, Institut für Umweltingenieurwissenschaften, ETH Zürich; Prof. Peter Molnar, Dr. Christopher Robinson, Prof. Tom Battin, Prof. Stuart Lane

Risk Governance of Deep Geothermal and Hydro Energy

  • Prof. Stefan Wiemer, Schweizerischer Erdbebendienst, ETH Zürich; Prof. Peter Burgherr, Dr. Michael Stauffacher, Prof. Bozidar Stojadinovic, Prof. Michael Lehning, Prof. Domenico Giardini

Zusammenarbeit mit anderen NFP-70-Projekten

Verbundprojekt "The Future of Swiss Hydropower: An Integrated Economic Assessment of Chances, Threats and Solutions"

  • Prof. Hannes Weigt, Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät, Universität Basel