Gemeinsam mit Partnern wie Wintershall Dea untersucht die TU Bergakademie Freiberg, wie CO2 in Zukunft sicher unter der Erdoberfläche gespeichert werden könnte.

 

Für den Plan einer unterirdischen Speicherung von CO2 haben die Forschenden konkret ehemalige Erdgasfelder unter der Nordsee im Blick. Damit könnte nicht nur das Treibhausgas reduziert werden, sondern es könnte dazu beitragen, die unterirdischen Lagerstätten mit ihrem porösen Gestein nach dem Ende der Erdgasförderung zu stabilisieren.

Wie dieses Konzept umgesetzt werden kann, untersucht die TU Bergakademie Freiberg in den kommenden drei Jahren in einem internationalen Verbundprojekt des norwegischen Forschungsinstituts Sintef gemeinsam mit den Universitäten Cambridge (UK) und Utrecht (Niederlande) sowie den Industriepartnern Wintershall Dea, Shell und Equinor. Die Europäische Union fördert das Projekt "ACT-RETURN" mit insgesamt 7,41 Mio Euro.

Allerdings ist die Speicherung nicht trivial, denn der Druck in den unterirdischen Lagerstätten ist zum Ende der Erdgasförderung sehr niedrig. „Aufgrund besonderer thermodynamischer Eigenschaften von CO2 besteht zu Beginn der CO2-Injektion durch eine Bohrung darum stets das Risiko eines Phasenübergangs, zum Beispiel von flüssigem zu gasförmigem CO2. Das führt zu enormen Schwankungen des Drucks und der Temperatur“, erklärt Prof. Mohd Amro. Das wiederum gehe einher mit erheblichen Risiken für die Bohrungsintegrität (Sicherheitsproblem) sowie für das CO2-Injektionsverhalten (wirtschaftliches Problem).
 
„Eine weitere Herausforderung besteht darin, dass aktuell keine computergestützten Modelle existieren, welche dazu in der Lage wären, das komplexe Strömungsverhalten von CO2 ausreichend genau abzubilden“, ergänzt der Leiter des Instituts für Bohrtechnik und Fluidbergbau. Sicherheitstechnische und wirtschaftliche Risiken können somit nicht erfasst und die erforderlichen betrieblichen Optimierungen nicht durchgeführt werden. An dieser Stelle setzen die Forschungen am Institut an: „Gemeinsam mit dem Industriepartner Wintershall Dea AG entwickeln wir numerische und simultane Lösungen auf Basis existierender und zu optimierender Software.“

Die für die Softwarelösung benötigte Datengrundlage gewinnt das Team in einem ersten Schritt mithilfe von Untersuchungen im untertägigen Labor im Forschungs- und Lehrbergwerk der TU Bergakademie Freiberg. Dort herrscht ganzjährig eine konstante Temperatur. In einem speziellen Reaktor können die Forschenden zusätzlich den Druck in der untersuchten Lagerstätte simulieren und so den Einfluss der beiden Faktoren auf die Gesteinsproben mit dem injizierten CO2 in der Größenordnung von zirka 100 Millilitern analysieren. „Die in Freiberg erhobenen Daten liefern den Projektpartnern wichtige Grundlagen für die Erprobung des Vorhabens in realen Lagerstätten“, so Mohd Amro.