AP 2.1

Ziel des Arbeitspakets AP 2.1 ist die Entwicklung mathematischer und numerischer Modelle für die Simulation des zyklischen Betriebs bei der Gasspeicherung in Salzkavernen mit vergleichsweise kurzen Be- und Entladeperioden. Dazu werden die notwendigen Prozessgleichungen formuliert. Diese dienen als Basis der Entwicklung geeigneter gekoppelter Systeme von Feldgleichungen sowie von Algorithmen zu deren numerischer Lösung im Rahmen von Orts- und Zeit-Diskretisierungsverfahren. Bezüglich der konstitutiven Modellbestandteile werden, basierend auf existierenden Ansätze für spezifische Spannungszustände, geomechanische konstitutive Modelle für allgemeine dreidimensionale Spannungszustände in Salzstrukturen entwickelt. Berücksichtigung finden dabei elastische, plastische und ratenabhängige (viskose) Eigenschaften sowie das Schädigungsverhalten von Steinsalz. Die ausgewählten, erweiterten bzw. entwickelten Feldgleichungen und geomechanischen Materialmodelle werden anschließend in die wissenschaftliche open-source Finite-Element-Softwareplattform OpenGeoSys implementiert. Gleichzeitig erfolgt für Code-Vergleiche zum Modell- und Softwaretest eine Integration der Modelle in das Finite-Element-Programm Code_Bright. Anhand von Benchmark-Simulationen mit in der Literatur beschriebenen Beispielen sowie im Rahmen von ANGUS+ definierten Typlokationen wird das neu entwickelte Modell mit den Softwarekomponenten intensiv getestet.

Arbeitspaket AP 2.1 wird gemeinsam von den Arbeitsgruppen AG Kolditz (UFZ), AG Bauer (CAU) und AG Schanz (RUB) bearbeitet. Die Identifizierung der relevanten Prozesse und die Formulierung des entsprechenden Modellierungsinstrumentariums werden auf der Basis der in AP 1.1 definierten Informationen vorgenommen. Für die Parametrisierung der Modelle werden experimentelle Ergebnisse aus AP 1.6 verwendet. In AP 2.1 entwickelte Modelle sind Grundlagen für die Szenarienstudien in AP 3.1 sowie für Beiträge zu den Arbeitspaketen, die eine Synthese von Daten und Informationen vornehmen.