Geologische CO2-Speicherung - was ist das eigentlich? (PDF - BGR

• es darf kein Süßwasser enthalten, das als
Trinkwasserressource genutzt werden könnte.
Wo Speicherstandorte in Europa
zu finden sind
Sedimentbecken* sind in Europa weit verbreitet, zum
Beispiel in der Nordsee oder im Vorland von Gebirgen
(Abb. 2). Viele Gesteinsformationen in den europäischen
Sedimentbecken* erfüllen die Kriterien für die
geologische CO 2-Speicherung und werden derzeit von
Forschern kartiert und charakterisiert. Andere Bereiche
Europas, z.B. große Teile von Skandinavien, bestehen
aus Kristallingesteinen und enthalten daher keine
geeigneten Speichergesteine*.
Ein Bereich mit hohem Speicherpotenzial ist das Südliche
Permbecken, das sich von England bis Polen erstreckt (in
Abbildung 2 durch die größte Ellipse dargestellt). Auf die
Sedimente haben Prozesse eingewirkt, die die
Porenräume mit Sole*, Öl oder Erdgas gefüllt haben. Die
Tonschichten zwischen den porösen Sandsteinschichten
wurden zu Gesteinsschichten mit niedriger
Permeabilität* komprimiert, was das Aufsteigen von
Flüssigkeit verhindert. Viele Sandsteinformationen
befinden sich in Tiefen zwischen 1 und 4 km, wo der
Druck hoch genug ist, um CO2 als dichte Phase zu
speichern. Der Salzgehalt in den Formationswässern
steigt in diesen Tiefen von etwa 100 g/l auf 400 g/l – mit
anderen Worten, diese Solen* sind viel salziger als
Meerwasser (35 g/l). Tektonische Bewegungen im
Becken haben zu plastischen Verformungen der
Steinsalz-Formationen geführt. Dadurch wurden
Hunderte kuppelförmiger Strukturen geschaffen, in
denen sich manchmal Erdgas sammelte. Diese
fallenartigen Strukturen werden im Hinblick auf mögliche
CO 2-Speicherstätten und Pilotprojekte untersucht.
Speicherkapazität
Kenntnisse über die CO 2-Speicherkapazität werden von
Politikern, Aufsichtsbehörden und den Betreibern benötigt.
Schätzungen der Speicherkapazität sind meistens sehr
grobe Werte und basieren auf der räumlichen Ausdehnung
potenziell geeigneter Formationen. Kapazitätsabschätzungen
müssen für verschiedene Größenordnungen
differenziert werden: vom überregionalen Maßstab bei
nationalen Kapazitäten über Sedimentbecken* bis hin zu
einzelnen Speicherstandorten. Für konkrete Speicherstandorte
müssen detaillierte Kapazitätsberechnungen
die Komplexität der realen geologischen Struktur
berücksichtigen.
Volumetrische Kapazität: Veröffentlichte nationale
Speicherkapazitätsabschätzungen basieren generell auf
Berechnungen des Porenvolumens der Speicherformationen.
Theoretisch kann die Speicherkapazität
einer bestimmten Formation errechnet werden, indem
man ihre Fläche mit ihrer Dicke, ihrer durchschnittlichen
Porosität* und der durchschnittlichen Dichte des CO 2
unter Speicherbedingungen multipliziert. Da der
© BGR
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London
Paris
Brüssel
Stuttgart
Mailand
Kopenhagen
Berlin
Prag
Porenraum mit Sole* gefüllt ist, kann jedoch nur ein
kleiner Teil für die Speicherung von CO 2 genutzt
werden, wobei man generell von 1-3% ausgeht
(Speichereffizienz).
Realistische Kapazität: Für konkrete Speicherstätten
können durch detaillierte Untersuchungen realistische
Kapazitäten berechnet werden. Die Formationsdicke ist
nicht immer konstant und die Eigenschaften eines
Speichergesteins* können über kurze Entfernungen
variieren. Durch detaillierte Kenntnis der Größe, Form
und geologischen Eigenschaften des Speichers kann die
Berechnung entsprechend genauer erfolgen als bei der
volumetrischen Kapazität, die nur Durchschnittswerte
berücksichtigt. Auf der Grundlage eines digitalen 3D-
Modells der Speicherstätte kann die Injektion und
Ausbreitung von CO 2 mit Computern simuliert werden,
um eine realistische Speicherkapazität zu berechnen.
Praktikable Kapazität: Kapazität ist nicht nur eine Frage
von geologischen Eigenschaften. Ob eine geeignete
Speicherstätte genutzt wird oder nicht, hängt auch von
sozio-ökonomische Faktoren ab. So wird z.B. der
Transport des CO 2 von der Quelle zum Speicherstandort
durch die Transportkosten begrenzt. Die Kapazität
hängt auch von der Reinheit des CO 2 ab. Letztlich
treffen Politik und öffentliche Akzeptanz die
Entscheidung darüber, ob eine verfügbare
Speicherkapazität tatsächlich genutzt
wird oder nicht.
Zusammenfassend wissen wir, dass es in Europa eine
hohe Kapazität für die Speicherung von CO 2 gibt, selbst
wenn es in Hinblick auf die Komplexität, die
Verschiedenartigkeit und die sozioökonomischen Faktoren
Unsicherheiten gibt. Das EU-Projekt GESTCO* schätzte die
CO 2-Speicherkapazität in den Erdöl- und Erdgasfeldern
im Nordseegebiet auf 37 Gt. Somit könnten große
Anlagen in dieser Region über mehrere Jahrzehnte
hinweg CO 2 injizieren. Die Aktualisierung und weitere
Charakterisierung von Speicherkapazitäten in Europa ist
Gegenstand laufender Forschung in den einzelnen
Mitgliedsstaaten und in dem europaweiten Projekt
Geocapacity*.
Geologische CO 2 -Speicherung – was ist das eigentlich?
Wien
Warschau
Abbildung 2
Geologische Karte von
Europa mit den
wichtigsten
Sedimentbecken* (rote
Ellipsen), die geeignete
Gesteine für die CO 2 -
Speicherung aufweisen
(modifiziert aus:
Geologische Karte von
Europa, 1:5.000.000).