April 2025

Ausführlicher Zwischenbericht zu drei Jahren Forschung

Der Forschungsverbund GEOSTOR hat während der ersten Projektphase (August 2021 – Juli 2024) untersucht, ob und unter welchen Bedingungen eine geologische Speicherung von CO₂ unter der deutschen Nordsee realisierbar ist. In dem jetzt veröffentlichten Bericht wurden die Forschungsergebnisse verständlich und transparent für Fachwelt, Politik und interessierte Öffentlichkeit aufgearbeitet.

Der von 36 Autor*innen aus acht Partnerinstitutionen verfasste Bericht bündelt zentrale Erkenntnisse aus drei Jahren Forschung – zu Speicherkapazitäten, Umweltrisiken, Überwachungstechnologien, Kosten, rechtlichen Rahmenbedingungen und Nutzungskonflikten. Damit liefert er fundierte wissenschaftliche Grundlagen für die gesellschaftliche und politische Debatte zur CO₂-Speicherung in Deutschland.

CO₂-Speicherung unter der Nordsee – was ist möglich?

Die Arbeiten haben gezeigt, dass die geologische CO₂-Speicherung in der deutschen Ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) prinzipiell möglich wäre und dass tief unter der deutschen Nordsee ein signifikanter Anteil jener CO₂-Menge, die in Zukunft in Deutschland abgeschieden werden soll, gespeichert werden könnte. Aufgrund der begrenzten Kapazitäten und möglicher Umweltrisiken, sollte dort aber nur jene CO₂-Restmenge deponiert werden, deren Entstehung sich trotz konsequenter Klimapolitik nicht vermeiden lässt.

Die wesentlichen Herausforderungen liegen darin, Leckagen aus dem Speichergestein zu vermeiden, den seismischen Lärm bei Arbeiten wie der Speichererkundung und -überwachung zu minimieren sowie Lösungen für Nutzungskonflikte zu finden und diese in der Meeresraumplanung zu berücksichtigen.  Zudem muss der nationale Rechtsrahmen aktualisiert werden, um die CO₂-Speicherung in der deutschen AWZ zu ermöglichen.

November 2024

Studie zur Abschätzung der statischen Speicherkapazität

Die Studie von Fuhrmann et al. (2024) beschäftigt sich mit dem CO₂-Speicherpotenzial in geologischen Formationen des Mittleren Buntsandstein in der deutschen ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ), die sich im Abstand von 12 bis maximal 200 Seemeilen von der Küste, in der deutschen Nordsee befindet. Bei den betrachteten Speichergesteinen handelt es sich vor allem um Gesteinsformationen, die in Tiefen bis zu circa 5000 Metern unter dem Meeresboden vorkommen. Für die Studie wurden insgesamt 71 Speicherstrukturen auf Grundlage vorhandener 3D-Modelle, seismischer Daten und Daten von Bohrungen kartiert und neu bewertet.

Die Abschätzung der möglichen Speicherkapazitäten der Strukturen erfolgte mittels der statistischen Methode der Monte-Carlo-Simulation, die es ermöglicht, Unsicherheiten in den Parametern, die zur Kapazitätsabschätzung benötigt werden zu berücksichtigen. Diese Methode liefert – anstelle eines einzigen Schätzwertes – Wahrscheinlichkeitsverteilungen möglicher Ergebnisse.

In der Studie wurden jene Speicherstrukturen identifiziert, die in einer Tiefe von 800 bis 4500 Meter liegen, eine geeignete Deckschicht aufweisen, die aus mindestens 20 Meter dicken undurchlässigen Ton- oder Salzgesteinsschichten besteht, die das Speichergestein abdichten und gespeichertes Kohlendioxid zurückhalten würde und eine Speicherkapazität von circa 5 Millionen Tonnen CO₂ (Medianwert) haben. So reduzierte sich die Anzahl von 71 untersuchten Speicherstrukturen auf 38 Strukturen, die näher betrachtet worden sind.

Für diese 38 Strukturen wurde eine statische Speicherkapazität von insgesamt ca. 1 bis 5,5 Milliarden Tonnen CO₂ abgeschätzt. Dies Spanne erklärt sich durch die Verteilung der Wahrscheinlichkeiten. Der Medianwert der Speicherkapazität, bei dem 50% der Berechnungen kleinere und 50% größere Werte liefern liegt bei 2,55 Milliarden Tonnen CO₂. Der Wert, bei dem 10% der Berechnungen kleinere Werte liefern, liegt bei circa 1 Milliarde Tonnen CO₂. Der höchste Schätzwert von 5,5 Milliarden Tonnen CO₂-Speicherkapazität ist wiederum das Ergebnis, bei dem nur 10% der Berechnungen höhere Werte liefern.

Die Unsicherheiten liegen insbesondere darin, dass beispielsweise die Porositäten der Sandsteine in der deutschen Nordsee häufig nicht genau bekannt sind und diese anhand von Daten aus den Niederlanden abgeschätzt werden mussten. Um Vorhersagen für eine einzelne Struktur genauer zu machen, müssen für diese standortspezifische Daten erhoben und sogenannte dynamische Simulationen durchgeführt werden. Die von Fuhrmann et al. (2024) abgeschätzten, statischen volumetrischen Speicherkapazitäten sind als theoretische (Maximal-)Werte zu betrachten, die durch verschiedene (geotechnische, rechtliche, politische, sozioökonomische etc.) Faktoren verringert werden können.

Juni 2024 // CDRmare Insights – GEOSTOR

Erste Erkenntnisse aus drei Jahren Forschungsarbeit

Seit drei Jahren forscht der CDRmare-Verbund GEOSTOR zum CO₂-Speicherpotential (CCS) tief unter der deutschen Nordsee und zur Machbarkeit eines CCS-Projektes in diesem Gebiet. Die wichtigsten Ergebnisse dieser Forschung haben wir jetzt in den ersten CDRmare Insights zusammengetragen, das Sie hier herunterladen können.

Unsere 7 Kernaussagen lauten:

1. Tief unter der deutschen Nordsee liegen Gesteinsformationen, die ein Speicherpotential von 1 bis 6 Milliarden Tonnen Kohlendioxid aufweisen.
2. Wenn Deutschland das CO₂-Speicherpotenzial unter der deutschen Nordsee nutzen will, müssen absehbare Konflikte mit anderen Formen der Meeresnutzung und dem Meeresschutz vermieden oder gelöst werden.
3. Eine von GEOSTOR näher untersuchte Speicherstruktur bietet Platz für mehr als 300 Millionen Tonnen CO₂. Pro Jahr könnten dort bis zu 10 Millionen Tonnen CO₂ verpresst werden.
4. An einigen Altbohrungen im Nordseeboden entweicht Erdgas, welches sich in den oberen 1000 Metern des Meeresbodens gebildet und angesammelt hat. Ob die Bohrlöcher auch ein Risiko für künftige, tieferliegende CO₂-Lagerstätten darstellen, muss im Einzelfall überprüft werden.
5. Einen CO₂-Speicher zu erschließen und im Anschluss abgeschiedenes CO₂ an der Küste umzuladen und durch die Nordsee zu einem Speicher zu transportieren, kostet gemäß der erstellten Konzept- und Machbarkeitsstudie 14 bis 57 € pro Tonne CO₂. Der CO₂-Transport durch eine Pipeline wäre dabei langfristig günstiger als der Transport per Schiff.
6. GEOSTOR-Fachleute haben ein Überwachungssystem entwickelt, mit dem CO₂-Speicherbetreiber nahezu in Echtzeit von natürlichen und betriebsbedingten Erschütterungen im Untergrund erfahren.
7. Die von der Bundesregierung angekündigten Gesetzesänderungen ermöglichen eine CO₂-Speicherung unter der deutschen Nordsee. Der GEOSTOR-Verbund hat erstmals gezeigt, dass dort große CO₂-Mengen gespeichert werden können und damit eine wissenschaftliche Grundlage für die geplanten Gesetzesinitiativen geschaffen.

Industry contributor

CaMI

The Containment and Monitoring Institute (CaMI) provides training data sets of a land based CCS test facility. The data set is used to train and test a monitoring system in GEOSTOR.