AP 1.3

Die Speicherung von Überschussstrom in Form von H₂ oder CH₄ („power to gas“) gilt als ein wichtiger Ansatz, um das fluktuierende Stromdargebot von regenerativen Energiequellen zu beherrschen. Maßnahmen zur Speicherung von Gasen im tiefen Untergrund nutzen die dort vorliegenden geologischen Strukturen, wobei Speichermaßnahmen die Eigenschaften dieser Strukturen und der Tiefenwässer gegebenenfalls beeinflussen können. Der tiefe geologische Untergrund stellt dabei wie der oberflächennahe Untergrund einen Raum dar, der nicht nur hinsichtlich seiner Strukturen sondern auch hinsichtlich der Eigenschaften der Struktur gebenden geologischen Einheiten heterogen aufgebaut ist. Zwischen den verschiedenen geologischen Einheiten, aber auch innerhalb einer solchen, unterliegen die Parameter, welche die Eigenschaften dieser Formationen beschreiben, Verteilungen, die beispielsweise über sedimentologische Prozesse gesteuert wurden. Da für die Erkundung der geologischen Formationen in der Regel Bohrungen vonnöten sind, ist die Zahl der verfügbaren Punkte, für die Informationen zu Parametern vorliegen, begrenzt, so dass es nicht möglich ist, flächendeckende Kenntnisse über eine Verteilung von Parameterwerten zu erlangen.

Aufgrund dieser begrenzten Quantität an Daten des tiefen Untergrundes, die sich in Bereichen erschlossener Kohlenwasserstofflagerstätten konzentrieren, erfordert die Simulation von Prozessen infolge von Gasspeicherungsmaßnahmen (in den Arbeitspaketen AP 3.1, AP 3.2 und AP 3.3) die Kenntnis über entweder standortbezogene oder allgemein gültige Daten hinsichtlich der Eigenschaften der geologischen Formationen. Aus diesem Grund werden ausgehend von einer bereits bestehenden geologischen Datenbank zu Eigenschaften des tiefen Untergrundes (tiefer als rd. 500 m Teufe) die hydraulischen, geochemischen und mineralogischen Daten ausgewählter geologischer Formationen des tiefen Untergrundes Norddeutschlands zunächst mit einfachen statistischen Verfahren charakterisiert. In einem zweiten Schritt wurden und werden Ansätze der multivariaten Statistik bzw. Geostatistik dazu angewendet, Korrelationsanalysen beispielsweise der Porositäten und Permeabilitäten von potenziellen Reservoirsedimenten oder von Tiefenwasser­zusammensetzungen mit geochemischen Bestandteilen der Festphasen durchzuführen. Beides verfolgt das Ziel, Zusammenhänge typischer hydraulischer oder geochemischer Zustände des tiefen Untergrundes herauszuarbeiten. Über die Verwertung der bestehenden Datenbankinhalte hinaus ist eine Erweiterung der Datenbank hinsichtlich mechanischer (z.B. Schubmodule), geophysikalischer (z.B. seismische Module und Geschwindigkeiten, elektrische Wasser und Gesteins-Leitfähigkeiten, Dichte) und thermischer (z.B. Wärmekapazitäten und Wärmeleitfähigkeiten) Parametergruppen vorgesehen. Für die Datenrecherche werden nationale Standorte berücksichtigt, aber auch internationale Standortdaten verwendet, wenn diese aufgrund hinreichender Analogien die Daten nationaler Standorte ergänzen können.

Ergebnisse dieser Arbeiten, wie beispielsweise statistisch beschriebene Parametersätze mit Korrelationslängen in vertikaler und horizontaler Richtung, werden in ANGUS+ in Modellen eingesetzt (AP 3.1, AP 3.2 und AP 3.3), um Szenariosimulationen im Rahmen der statistisch abgesicherten Parameterschwankungsbreite durchzuführen, womit sich eine Realitätsannäherung der Modellergebnisse ergeben wird. Das vorliegende Arbeitspaket ist weiterhin mit den AP 1.1 und AP 1.2 verknüpft, die ebenso auf die Beschaffung und Verwertung von Parametern des geologischen Untergrundes ausgelegt sind.

Beteiligte AGs:

AG Angewandte Geologie (CAU), AG Angewandte Geophysik (CAU), Department Monitoring-und Erkundungstechnologien (UFZ), AG Geohydromodellierung (CAU), Department Umweltmonitoring (UfZ)