Sicherheit CO2-Speicherung

Um das am Kraftwerk mit Hilfe von CO2-Abscheidetechniken abgetrennte CO2 der Atmosphäre zu entziehen, muss es dauerhaft gespeichert werden. Hierfür werden gasdichte geologische Formationen betrachtet.

Bei der geologischen CO₂-Speicherung bestehen derzeit das größte Wissensdefizit der CCS-Kette und der größte Forschungsbedarf insbesondere zur Eignung geologischer Formationen für eine dauerhafte Speicherung von CO2 und zu Wechselwirkungen von eingepresstem CO₂ mit dem Gestein.

Daher werden im Rahmen verschiedener Forschungsprojekte u. a. Experimente, analytische Untersuchungen und numerische Simulationen durchgeführt und Überwachungsmethoden für das Langzeit-Monitoring des CO₂-Speichers entwickelt bzw. verbessert, um die Eignung geologischer Formationen zu belegen und die CO2-Langzeitspeicherung zu überwachen. Das Monitoring umfasst neben dem CO₂-Speicher auch die Überwachung der CO₂-Bohrlochverschlüsse und der Speicherumgebung hinsichtlich z. B. erhöhter CO₂-Konzentrationen bzw. Grundwasserversalzung.

F&E-Arbeiten zur CO₂-Speicherung finden auf nationaler Ebene u. a. im Forschungsprojekt COORAL, im Rahmen der COORETEC F&E-Initiative und im F&E-Programm Geotechnologien statt.

Schwerpunkte der laufenden und zukünftigen Forschung und Entwicklung zur CO₂-Speicherung sind die folgenden Themenfelder:

• Einfluss der CO₂-Gasgemische auf Transport, Injektion und Speicherung. Die F&E-Arbeiten zu diesem Themenfeld umfassen u. a.:
  • Untersuchungen zum thermodynamischen und technischen Verhalten von CO₂ und CO₂-Gasgemischen,
  • Reinheitsanforderungen an CO₂-Gasgemische,
  • experimentelle und analytische Untersuchungen der geochemischen Eigenschaften von Gesteinen unter Einwirkung von CO2 und CO2-Gasgemischen,
  • experimentelle Bestimmung der chemischen Reaktionen zwischen CO₂-Gasgemischen, Formationswässern, Deckgesteine und Speichergesteine und der petrophysikalischen Folgen.
• Informationssystem für CO₂-Speicher und Deckgesteine. Die F&E-Arbeiten zu diesem Themenfeld umfassen u. a.:
  • die systematische Erfassung, Klassifizierung und Quantifizierung von Speicherstandorten in Deutschland. Ein Speicherkataster befindet sich derzeit in der Entwicklung,
  • die Charakterisierung ausgewählter Speicher- und Deckschichten,
  • die Untersuchung von Leckage- und Reaktionsverhalten natürlicher CO₂-Vorkommen,
  • die Erstellung einer Datenbank von Parametern und Modellen für die Bewertung der Speichereignung.
• Methodenentwicklung zur Erhöhung von Speichereffizienz und Speichersicherheit. Die F&E-Arbeiten zu diesem Themenfeld umfassen u. a.:
  • die numerische Simulationen der Geoprozesse,
  • die Verbesserung geochemischer und geophysikalischer CO₂-Monitoring-Technologien u. a. hinsichtlich des zeitlichen und räumlichen Verhaltens des injizierten CO₂,
  • die Entwicklung von Methoden zur Verifizierung der planmäßigen Ausbreitung des CO₂ im Untergrund in der Betriebsphase des Speichers,
  • die Entwicklung von Methoden zur quantitativen und qualitativen Risikobewertung der CO₂-Speicherung.

Begriffserläuterungen:

• Unter Formationswasser versteht man das in Gesteinsporen gebundene Wasser.
• In der Petrophysik werden u. a. die physikalischen Eigenschaften von Gesteinen untersucht und wie sich die Gesteine mit den äußeren Bedingungen verändern können.
• CO₂-Monitoring bedeutet die systematische Überwachung und Überprüfung der CO₂-Speicher und deren Umgebung. Überwacht werden muss zum Beispiel, ob sich das CO₂ im Untergrund wie erwartet verhält, wohin das CO₂ wandert, ob Leckagen auftreten und diese Gefahr laufen, die Umwelt oder Gesundheit zu schädigen. Das Monitoring gilt auch für die Injektionsphase des CO₂.