Geologie
Zur Abschätzung der Speicherkapazität im deutschen Nordseesektor werden im Projekt die folgenden Fragestellungen bearbeitet.
Wie groß ist die CO2 – Speicherkapazität im Untergrund des Deutschen Nordseesektors?
Bisher gibt es nur grobe und unvollständige Abschätzungen der Speicherkapazität im Deutschen Nordseesektor (ohne den sog. ‚Entenschnabel‘ )in Höhe von 3,6 – 10,4 Milliarden Tonnen CO2 (Willscher 2007) bzw. 1,9-4,5 Milliarden Tonnen (Vangkilde-Pedersen et al., 2009). Diese Werte beruhen auf der Abschätzung des ‚nutzbaren‘ Porenvolumens vieler einzelner Speicherstrukturen, also von Fallenstrukturen in Sandsteinformationen, die von Barrieregesteinen bedeckt sind und daher prinzipiell für die Speicherung geeignet sein könnten.
Demnach könnte ein Großteil der CO2-Emissionen, die in den kommenden Jahrzehnten in der deutschen Industrie entstehen und nicht durch Produktionsumstellungen vermieden werden können (ca. 30 – 90 Millionen Tonnen CO2 pro Jahr) im geologischen Untergrund der Nordsee gespeichert werden.
In allen bisherigen Abschätzungen der Speicherkapazitäten wurden die Gesteine der Oberkreide nicht und die des Rotliegenden nur unvollständig betrachtet. Diese Lücken sollen nun im Projekt geschlossen werden. Zudem soll erstmals die CO2-Speicherkapazität im sog. ‚Entenschnabel‘ erfasst werden, sodass eine umfassendere und genauere Abschätzung der Speicherkapazität im deutschen Nordseesektor erreicht wird.
Wieviel CO2 kann tatsächlich gespeichert werden?
Der vorhandene Porenraum in Speicherformationen kann nur teilweise mit CO2 werden, da sich das eingebrachte CO2 aufgrund der Beschaffenheit des Speichergesteins nicht im gesamten Porenraum verteilt. Zudem können bei der CO2-Injektion Überdrücke im Untergrund entstehen, die dazu führen, dass die Injektionsrate reduziert werden muss und ggf. nur eine geringere CO2-Menge als vorhergesagt gespeichert werden kann. Starke Überdrücke müssen vermieden werden, da sie die Integrität der Speicher- und/oder der Barrieregesteine beeinträchtigen und somit das Risiko von CO2-Leckagen erhöhen. Zudem können sie seismische Ereignisse im Untergrund auslösen, die möglicherweise zu einer Gefährdung von Infrastrukturen am bzw. im Meeresboden führen (Umwelt).
Um den nutzbaren, also mit CO2 füllbaren Porenraum zu ermitteln, soll exemplarisch eine CO2-Speicherung an zwei ausgewählten Gebieten mit Hilfe von Computermodellen simuliert werden,die den unterschiedlich komplexen Aufbau des geologischen Untergrunds im Nordseeraum abbilden.
Dazu werden für die beiden Gebiete zunächst detaillierte geologische 3D-Modell des Untergrunds aus entwickelt.
Anschließend wird in jedem Gebiet an einer Speicherstruktur die CO2-Injektion und -Speicherung von bis zu 10 Millionen Tonnen CO2 pro Standort und Jahr simuliert. In den Simulationen werden die Ausbreitung des CO2 im Untergrund, die Verdrängung des Formationswassers und die Druckentwicklung im Untergrundberücksichtigt. Zudem wird untersucht, ob das gespeicherte CO2 in der Speicherformation verbleibt oder entlang von Störungen entweichen kann (Umwelt).
Anhand der Simulationsergebnisse soll abgeleitet werden, wieviel CO2 an dem jeweiligen Standort gespeichert werden kann, ohne dass der Druck im Untergrund zu stark erhöht wird oder das CO2 den Speicher verlässt (Umwelt).
Die tatsächlich an diesen Standorten speicherbare CO2-Menge wird von zusätzlichen Faktoren (z.B. ökonomische Erwägungen, regulatorische Vorgaben, (geo-)technische Aspekte) weiter begrenzt, die erst im Rahmen der Standorterkundung und der detaillierten Planungen für ein spezifisches CCS-Projekt ermittelt werden können.
Team:
Prof. Dr. Sebastian Bauer (CAU)
Firdovsi Gasanzade (CAU)
Dr. Frithjof Bense (BGR)
Fabian Jähne-Klingberg (BGR)
Stefan Knopf (BGR)
Dr. Gesa Kuhlmann (BGR)
Dr. Heidrun Stück (BGR)
Dr. Björn Zehner (BGR)
Weiterführende Informationen
https://www.bgr.bund.de
Literatur
Willscher, B. (2007) Die CO2-Speicherkapazität in salinen Aquiferen in der deutschen Nordsee. Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Hannover.
Vangkilde-Pedersen, T.: EU GeoCapacity, 2009. Assessing Europe Capacity for Geological Storage of Carbon Dioxide. D16 WP2 Storage Capacity., 170 pp., 2009.