AP 3.1

Unmittelbare und mittelbare Auswirkung des Baus und Betriebs von Salzkavernen zur Speicherung von Druckluft, CH4 bzw. synthetischem sowie natürlichem Erdgas und H2, einschließlich Bewertung geeigneter Monitoring-Methoden

 

Ziel des Arbeitspakets AP 3.1 sind numerische Untersuchungen zum quasistatischen Betrieb und zur zyklischen Be- und Entladung eines typischen Kavernenspeichers im Salzgestein mit unterschiedlichen Speichermedien (Druckluft, Wasserstoff, synthetisches Erdgas) im Sinne von Szenarienstudien. Dabei werden Prozessparameter wie z.B. Zyklencharakteristika, Befüllgrad, Temperatur der Speichermedien u.a. variiert. Das thermo-mechanische Kurzzeitverhalten der geologischen Formation und die Langzeitstandfestigkeit werden analysiert. Basierend auf einer realistischen, typischen Betriebssituation mit definierten Bedingungen wird das entwickelte Modell getestet, und es werden Handlungsanweisungen für Entwickler, Betreiber, Planungs- und Genehmigungseinrichtungen aus den Modellergebnissen abgeleitet. Dies schließt die Bewertung kritischer Prozesse, Zustände und Orte für die Gestaltung und Optimierung geeigneter Monitoringverfahren ein. Dabei wird festgelegt, welche Größen mit geeigneter Messtechnik an welchen Positionen in welchen Intervallen zu messen sind, um Änderungen im Gestein in der Umgebung des Speichers während dessen Baus und des Betriebs frühzeitig detektieren zu können. Zusätzlich werden seismische, geoelektrische und gravimetrische Modellstudien zur Detektierbarkeit von Kavernenspeichern durchgeführt. Dabei wird z.B. die Kartierbarkeit spannungsinduzierter Änderungen der seismischen Messparameter in der Umgebung einer Kaverne durch zeitlich versetzte Wiederholungsmessungen untersucht. Die Ergebnisse der geophysikalischen Simulationen werden unter dem Aspekt der Stabilität der Salzkavernen bewertet. Zur Optimierung des Designs der Kavernenspeicher werden aufbauend auf den zuvor ermittelten Zusammenhängen zwischen Beanspruchung und Veränderungen im Wirtsgestein geeignete Strategien abgeleitet.

Arbeitspaket AP 3.1 wird gemeinsam von den Arbeitsgruppen Umweltinformatik  (UFZ), Grundbau, Boden- und Felsmechanik (RUB), Angewandte Geophysik und Geohydromodellierung (beide CAU) bearbeitet. Die Typkaverne wird basierend auf den in AP 1.1 parametrisierten Szenarien definiert, das notwendige Modellinstrumentarium von AP 2.1 zur Verfügung gestellt. Codes zur Simulation des seismischen Verhaltens werden in AP 2.3 entwickelt. Die Ergebnisse der in AP 3.1 durchgeführten Szenarienstudien sind Grundlagen für Beiträge zu den Arbeitspaketen, die eine Synthese von Daten und Informationen vornehmen.