CO2-Speicherung und die Wirkung von Begleitstoffen
Hauskolloquium am Dienstag, den 04. April 2017 um 10°° Uhr im Großen Sitzungssaal des Hauses.
Moderation: Heike Rütters
May, F., Knopf, S., Rütters, H., v. Goerne, G.: Perspektiven der Abscheidung und Speicherung von CO2 (CCS)
Industrielle Quellen und Speichermöglichkeiten für CO2 in Deutschland
Die für konventionelle, mit fossilen Energieträgern befeuerten Kraftwerke angestrebte Abtrennung und Speicherung von CO2 (CCS) wird seit 20 Jahren in Europa entwickelt, ist aber bisher nicht in industriellem Maßstab zum Einsatz gekommen. Die Gründe für das Scheitern dieser Klimaschutzoption werden kurz erörtert, bevor dargelegt wird, dass die Abscheidung von CO2 aus Industrieanlagen in Zukunft sowohl für den Klimaschutz, als auch für eine Kohlenstoffkreislaufwirtschaft bedeutsam werden kann. Die Bündelung von CO2-Strömen aus unterschiedlichen Quellen in einer gemeinsamen Transport- und Speicher-Infrastruktur ist mit geotechnischen Herausforderungen verbunden, denen sich die BGR seit 2004 in Verbundforschungsprojekten widmet. Einige Beispiele der aktuellen Arbeiten werden in den folgenden Beiträgen präsentiert.
Wolf, L., Fischer, S.; Böttcher, N.: Numerische Modellierung der physikalischen Prozesse und chemischen Dynamik von Begleitstoffen im CO2-Strom bei der geologischen Speicherung von CO2
Schematisches Reservoirmodell (1D radial) zur Simulation der CO2-Injektion mit Begleitstoffen
Die Berücksichtigung von Begleitstoffen im CO2-Strom bei der Modellierung und numerischen Simulation von physikalischen Prozessen und chemischer Dynamik im geologischen Speicher ist eine mannigfaltige Aufgabenstellung. In diesem Beitrag werden mögliche Herangehensweisen und Umsetzungen mittels OpenGeoSys (OGS, für physikalische Aspekte) sowie TOUGHREACT und MATLAB (für die chemische Dynamik) dargestellt. Ein besonderer Fokus dieser Arbeiten im Rahmen des Projektes CLUSTER liegt auf der zeitlichen Variabilität der Begleitstoffkonzentrationen und –zusammensetzung, deren Auswirkung auf die Mineralogie des simulierten Aquiferspeichers in den Simulationsergebnissen zu erkennen ist.
Amshoff, P., Weger, T., Ostertag-Henning, C.: Experimentelle Untersuchungen der Wechselwirkungen von CO2 und möglichen Begleitstoffen mit Porenwässern und Speichergesteinen
Hochdruckreaktoren für Laborexperimente zur Untersuchung von Fluid-Mineral-Reaktionen
Im Projekt CLUSTER werden die Auswirkungen von Begleitstoffen in CO2-Strömen auf Transport, Injektion und Speicherung untersucht.
Im geologischen Speicher können diese Begleitstoffe einen starken Einfluss auf die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Formationswassers und des Gesteins haben. Außerdem können sich Permeabilität und Porosität des Speichergesteins durch Reaktionen der Begleitstoffe oder deren Dissoziationsprodukte ändern. In Laborexperimenten an der BGR werden daher Prozesse wie Einlösung in das Formationswasser und Fluid-Mineral-Reaktionen unter in-situ Druck- und Temperatur-Bedingungen untersucht und die Reaktionsgeschwindigkeiten ermittelt. Diese Daten sind notwendig, um das Ausmaß der Reaktionen auf den gesamten Speicher in Modellierungsansätzen über einen langen Zeitraum vorherzusagen.
