Stand: 2013

Fracking was ist das?

Die Frac-Flssigkeit besteht ganz berwiegend aus Wasser, dem bei

Bedarf Sttzmittel und chemische Begleitstoffe hinzugefgt werden

knnen. Dies geschieht, um den Riss offen zu halten oder zum

Beispiel der Vermehrung von Bakterien in der Lagersttte vorzu-

beugen. Dabei ist der Anteil der Begleitstoffe so gering, dass die Frac-

Flssigkeit als Ganzes nicht giftig, das heit, nicht kenn-

zeichnungspflichtig gem Chemikalienrecht ist.

Erdgasgewinnung aus dichtem Sandstein mit einer Horizontalbohrung und multiplen Fracs (Quelle: WEG).

Zum Weiterlesen:

www.bgr.bund.de/geothermie

www.geothermie.de

www.erdoel-erdgas.de

www.erdgassuche-in-deutschland.de

www.lbeg.niedersachsen.de

Hydraulic Fracturing (deutsch: hydraulische Risserzeugung oder allgemeiner: hydraulische Stimulation), kurz auch Fracking

oder Fracing genannt - hinter diesem Begriff verbirgt sich eine seit Jahrzehnten angewendete Technik zur Erschlieung

unterirdischer Lagersttten. Sie wird angewendet, um die Durchlssigkeit von Gesteinen zu steigern und dadurch die

Frderung von Erdgas, Erdl und geothermischer Energie zu verbessern oder in manchen Fllen berhaupt erst zu

ermglichen. Dazu wird das Gestein durch Einpressen einer Flssigkeit unter hohem Druck aufgebrochen. Es werden

kontrolliert knstliche Risse ("Fracs") erzeugt bzw. natrliche Risse ertchtigt, die je nach Spannungszustand und

aufgewendeter Energie unterschiedlich gro sein knnen.

Warum Fracking?

Die Anwendung der Fracking-Technologie ist vielfltig. Entwickelt und erstmalig eingesetzt wurde sie vor ber 50 Jahren in

konventionellen Erdgasfeldern, um die nach langer Frderung durch den Druckabfall stetig sinkenden Frderraten auf

mglichst hohem Niveau zu halten. Spter konnten durch hydraulische Stimulation aber auch unkonventionelle

Lagersttten erschlossen werden. Als unkonventionell bezeichnet man Lagersttten, in denen das Erdgas nicht von sich

aus in die Bohrung strmt, sondern im Untergrund gebunden ist und erst durch technische Manahmen mobilisiert werden

kann. Dies ist z.B. dann der Fall, wenn das Gas in Wasser gelst (Aquifergas), an Feststoffe gebunden (Kohleflzgas,

Schiefergas und Gashydrat) oder in gering durchlssigen Gesteinen gefangen ist (Tight Gas). Tight Gas wird in Deutschland

seit den 1990er Jahren kommerziell gefrdert und ist damit im Grunde schon nicht mehr als unkonventionell anzusehen. Als

Kohleflzgas und Schiefergas bezeichnet man Erdgas, das nach seiner Bildung nicht in durchlssige Gesteine migriert,

sondern am Ort seiner Entstehung in den Muttergesteinen (Kohle und Schieferton) verblieben ist. Aquifergas und

Gashydrate haben derzeit aus technischen Grnden keine wirtschaftliche Bedeutung. Das Schiefergaspotenzial in

Deutschland wird derzeit von der BGR im Rahmen des Projekts Niko (Erdl und Erdgas aus Tonsteinen - Potenziale fr

Deutschland) abgeschtzt; erste Ergebnisse wurden in 2012 vorgelegt.

Ein weiterer wichtiger Anwendungsbereich der hydraulischen

Stimulation ist die tiefe Geothermie. Hier kann zwischen

hydrothermalen und petrothermalen Ressourcen unterschieden

werden. In hydrothermalen Lagersttten zirkulieren frderbare

Thermalwsser, whrend man unter petrothermalen Ressourcen

heies Tiefengestein versteht, das aufgrund fehlender

Porenrume und Klfte nicht ber frei zirkulierende Wsser

verfgt. Petrothermale Ressourcen knnen nur durch hydrau-

lische Stimulation (Fracking) erschlossen werden. Auch bei gering

durchlssigen hydrothermalen Systemen kann Fracking eine

Steigerung der Produktivitt bewirken.

Konventionelle und unkonventionelle Erdgaslagersttten.

Tiefe Geothermie: Bohrung Gro Buchholz Gt1 in Hannover

Stand: 2013

Sicherheit

Kann Fracking Erdbeben auslsen?

Nach Kenntnisstand der BGR war keine der bislang in norddeutschen

Erdgasfeldern durchgefhrten Fracking-Manahmen nachweisbar

mit Seismizitt verbunden.

Im Rahmen von drei Projekten der tiefen Geothermie wurden in

Norddeutschland massive Fracking-Manahmen durchgefhrt (Gro

Schnebeck, Horstberg und Gro Buchholz). Die dabei auftretenden

Drcke und Flssigkeitsvolumina waren erheblich hher als bei der

Stimulation von Erdgas-Lagersttten in vergleichbarer geologischer

Position. Selbst unter diesen sehr hohen Drcken konnten nur in zwei

Fllen mikroseismische Ereignisse nachgewiesen werden, die knapp

oberhalb der Messbarkeitsgrenze und weit unterhalb der Spr-

barkeitsgrenze lagen. In Gro Buchholz wurde whrend und nach der

Fracking-Manahme kein einziges mikroseismisches Signal ge-

messen, das auf die Rissausbreitung im tiefen Untergrund zurck-

gefhrt werden konnte.

Im Rahmen von Risikomanagement-Plnen kann zudem auf

Anzeichen von induzierter Seismizitt gut reagiert werden, indem

bereits beim Auftreten von messbarer, aber noch nicht sprbarer

Seismizitt die Pumpleistung herabgesetzt wird.

Bohrplatz Gro Buchholz Gt1 whrend der Frac-Operation im Mai 2011. Links die Wasser-

tanks (rot), in der Mitte der Bohrkopf (grn), dahinter (durch die Lrmschutzwand abgeschirmt)

die Hochleistungspumpen (rot), rechts die Steuerungseinheit, vorne die Wasseraufbereitungs-

anlage (wei).

Gefhrdet Fracking das Grundwasser?

In Deutschland wird das Fracking-Verfahren seit

den 1960er Jahren angewendet. Bis heute ist

hierzulande kein einziger Fall von Grundwasser-

verunreinigung durch Fracking bekannt.

Der Bohrplatz ist mit einer Bodenplatte

abgedichtet, so dass ber der Erdoberflche

austretende Flssigkeiten nicht ins Grundwasser

gelangen knnen. Das Bohrloch ist gegenber den

Grundwasser fhrenden Horizonten mit ein-

zementierten Stahlrohren abgesichert.

Zwischen der Lagersttte, in der das Fracking

stattfindet, und den Trinkwasser fhrenden

Schichten liegen in Deutschland mehrere hundert

bis einige tausend Meter Deckgebirge. Das Risiko,

dass diese Deckschichten beim Fracking mit

Rissen durchschlagen werden, kann nahezu

ausgeschlossen werden. Das hat mehrere

Grnde. Zum einen muss man schon zur

Erzeugung von nur kleinen Rissen sehr hohe

Drcke erzeugen, die aus technischen Grnden

nicht beliebig zu steigern sind. Auerdem wird

jeder Frac je nach Zweck detailliert geplant,

simuliert und berwacht. Falls bereits natrliche

Risse oder Wegsamkeiten durch die Deck-

schichten vorhanden sein sollten, merkt man das

sofort, weil kein Druck aufgebaut werden kann.

Fracken ist dann unmglich.

Welche Zusatzstoffe werden verwendet?

Die Frac-Flssigkeit besteht ganz berwiegend

(meist ber 95 %) aus Wasser, dem bei Bedarf

Sttzmittel und chemische Begleitstoffe hinzu-

gefgt werden knnen. Als Sttzmittel wird z.B.

Quarzsand verwendet, um den Riss offen zu

halten. Weitere typische Zusatzstoffe sind

Bakterizide, Reibungsverminderer und ver-

schiedene Substanzen zur Unterbindung oder

Frderung bestimmter chemischer Reaktionen.

Insgesamt ist der Anteil der chemischen Begleit-

stoffe an der Frac-Flssigkeit sehr gering. Durch

die starke Verdnnung sind die Frac-Flssigkeiten

als Ganzes nicht mehr giftig, d.h. nicht kenn-

zeichnungspflichtig gem Chemiekalienrecht.

Dennoch wird daran gearbeitet, giftige Zusatz-

stoffe durch weniger gefhrliche zu ersetzen.

Stand: 2013

Stand: 2013

Illustration: J. Rtz, BGR - 2010

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Das Geothermie-Projekt GeneSys

Geothermische Energie bietet gegenber anderen regenerativen Energien

einige Vorteile: sie ist grundlastfhig, ihr Flchenverbrauch ist extrem

niedrig, und ihr energetisches Potenzial ist nahezu unerschpflich.

Im Rahmen des Projekts GeneSys (Generierte geothermische Energie-

systeme) hat die BGR in Hannover die Bohrung Gro Buchholz Gt1

abgeteuft, um Heizenergie fr das Geozentrum Hannover zu gewinnen.

Mit GeneSys soll gezeigt werden, dass tiefe Geothermie auch in dichten

Sedimentgesteinen funktioniert.

Ohne Fracking ist die Erschlieung petrothermaler Ressourcen allerdings

nicht mglich. Der durch das Fracking in rund 3700 m Tiefe knstlich

erzeugte Riss dient als Wrmetauscher. Das Transportmedium fr die

Wrme ist Wasser, das zyklisch in den Riss injiziert und wieder produziert

werden soll.

Der Riss im tiefen Untergrund von Gro Buchholz ist ein reiner

Wasser-Frac, der ohne Sttzmittel und Zusatzstoffe erzeugt

wurde. Innerhalb von fnf Tagen wurden ca. 20.000 m Wasser aus

dem Mittellandkanal entnommen und mit Flieraten bis zu 90 l/s

und Kopfdrcken um die 450 bar in die Zielformation verpresst. Zur

Lokalisierung der Rissausbreitung wurde die Frac-Operation mit

einem mikroseismischen Netzwerk berwacht. Whrend und nach

dem Fracking wurde kein einziges mikroseismisches Signal

gemessen, das auf die Rissausbreitung im tiefen Untergrund

zurckgefhrt werden konnte. Die beobachteten Druckverlufe

whrend des Frackens und eine erste, whrend der Arbeiten

durchgefhrte Modellrechnung lassen darauf schlieen, dass die

knstliche Rissflche die notwendige Gre von mindestens

einem halben Quadratkilometer erreicht hat.

Kontakt

Dr. J. Peter Gerling

Nutzungspotentiale des tieferen Untergrundes,

geologische CO -Speicherung 2

Bundesanstalt fr Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR)

Stilleweg 2, 30655 Hannover

Tel. 0511-643-2631

www.bgr.bund.de/geothermie

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