2015-08-01  –  2020-01-31

685.071,70 EUR

Leibniz Universität Hannover - Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie - Institut für Geotechnik - Abt. Unterirdisches Bauen, Hannover, Niedersachsen

03ET6052

Geologische Wasserstoffspeicher für die Sektorkopplung [EA2732]

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESI3)

Energie

Die Wasserstoffspeicherung in Salzkavernen wird im Rahmen der großtechnischen Speicherung von elektrischer Energie eine wesentliche Rolle übernehmen. Bei der Bearbeitung des Forschungsvorhabens InSpEE ist bei der gebirgsmechanischen Untersuchung von Wasserstoffkavernen die Frage aufgekommen, welche Auswirkungen ein Störfall hat, bei dem aus gebirgsmechanischer Sicht eine zu starke Abkühlung des Wasserstoffes bei der Entnahme entsteht. Unumstritten ist, dass es zu Zugspannungen in der Kavernenwand und somit zu einer makroskopischen Rissbildung kommen wird. Diese makroskopischen Risse können sowohl horizontal als auch vertikal verlaufen. Es ist davon auszugehen, dass der Wasserstoff in die Risse eindringt und diese in der nächsten Befüllphase mit der damit verbundenen Druckerhöhung erheblich verlängert. Die Frage ist, in wie weit sich ein solcher thermisch induzierter und druckgetriebner Riss ins Salzgestein ausbreiten kann. Ziel des Vorhabens ist es, die gebirgsmechanischen Konsequenzen eines Störfalls während der Speicherung von Wasserstoff in Salzkavernen in Form makroskopischer Risse mit Hilfe eines zu erstellenden numerischen Simulationsmodells zu untersuchen. Das Forschungsprojekt untergliedert sich in zwei Arbeitspakete, welche von jeweils einem Mitarbeiter bearbeitet werden. Das AP 1 umfasst die numerische Simulation von thermisch induzierten und druckgetriebenen Rissen. Dazu werden zunächst die notwendigen Subroutinen für die numerischen Programmen entwickelt und anhand von in situ Daten validiert. Anschließend wird der Einfluss des Durchmessers und der Dachausbildung einer Wasserstoffkaverne auf die Rissausbreitung untersucht. Das AP 2 befasst sich mit der Herstellungsphase einer Kaverne und untersucht das Temperaturfeld zu Beginn des eigentlichen Speicherbetriebes. Es werden numerische Simulationen durchgeführt, welche als Basis für die Risssimulationen dienen. Außerdem werden die Temperaturberechnungen für die einzelnen Simulationen durchgeführt.