Numerische Simulation geomechanischer Prozesse bei der Verpressung von CO2

Uwe-Jens Görke, Olaf Kolditz, Chan-Hee Park, Joshua Taron, Wenqing Wang, Norihiro Watanabe and Björn Zehner

No 07/2012, UFZ Reports from Helmholtz Centre for Environmental Research (UFZ)

Abstract: Neben anderen Konzepten zählt das Verfahren des Abscheidens, Transports und der geologischen Speicherung von CO2 (Carbon dioxide Capture and Storage - CCS) zu den weltweit diskutierten Optionen, im Sinne einer Übergangstechnologie zur Verringerung des Eintrags schädlicher Treibhausgase in die Atmosphäre beizutragen. Das Verfahren ist nicht nur für die Energiewirtschaft mit ihrem hohen Anteil fossiler Energieträger von Interesse, sondern auch für andere CO2-intensive Wirtschaftszweige, wie beispielsweise der Zementindustrie. Im Jahr 2005 veröffentlichte der Zwischenstaatliche Klimawandelausschuss (Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC) einen Sonderbericht, in dem Stand, Perspektiven und Wissenslücken von Verfahren der geologischen Langzeitspeicherung von CO2 aufgezeigt werden (IPCC, 2005). Der Modellierung und Simulation von Injektion und Ausbreitung des CO2 im geologischen Untergrund kommt dabei eine entscheidende Bedeutung für das Verständnis der dabei auf unterschiedlichen Zeit- und Längenskalen ablaufenden physikalischen und chemischen Prozesse sowie für die Beurteilung von Effizienz und Sicherheit der ausgewählten Speicher zu. Von den potenziell möglichen geologischen Speicherformationen stehen in Deutschland tiefe, saline Grundwassersysteme sowie (nahezu) ausgebeutete Erdgaslagerstätten mit zweckmäßig nutzbaren Kapazitäten zur Verfügung. Die Arbeiten des hier präsentierten Berichts wurden im Teilprojekt M1b 'Numerische Simulation geomechanischer Prozesse bei der Verpressung von CO2' des Forschungs- und Entwicklungsvorhabens (F&E-Vorhaben) CO2-MoPa ausgeführt. Sie wurden unter dem Förderkennzeichen 03G0686D vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Zeitraum vom 01.04.2008 bis 31.12.2011 gefördert und vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ, Department Umweltinformatik realisiert. Integrierende Hauptaufgabe des F&E-Vorhabens CO2-MoPa war die Analyse, Bewertung und Quantifizierung von Speichermechanismen bei der Verpressung von CO2 in tiefe, saline Grundwasserformationen (Aquifere). Am Beispiel virtueller Standorte sollten Prozeduren für Dimensionierungs- und Risikoanalysen entwickelt werden, die wesentlich auf experimentell untersetzten Modellierungsansätzen beruhen und Hinweise auf die optimale Gestaltung von Erkundungs-, Nutzungs- und Monitoringstrategien für potenzielle CO2-Reservoire beinhalten.

Date: 2012
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