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s/feldmechanik/Felsmechanik/gi

Flach lagernde Salze in Deutschland

Welche Salzformationen eignen sich zur Speicherung von Wasserstoff oder Druckluft? Im Forschungsprojekt InSpEE-DS entwickelten Wissenschaftler Anforderungen und Kriterien mit denen sich mögliche Standorte auch dann bewerten lassen, wenn sich deren Erkundung noch in einem frühen Stadium befindet und die Kenntnisse zum Aufbau der Salinare gering sind. Wissenschaftler der DEEP.KBB GmbH, Hannover erarbeiten gemeinsam mit ihren Projektpartnern der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe und der Leibniz Universität Hannover, Institut für Geotechnik Hannover, Planungsgrundlagen zur Standortauswahl und zur Errichtung von Speicherkavernen in flach lagernden Salzen und Mehrfach- bzw. Doppelsalinaren. Solche Kavernen könnten erneuerbare Energie in Form von Wasserstoff oder Druckluft speichern. Während sich das Vorgängerprojekt InSpEE auf Salzformationen großer Mächtigkeit in Norddeutschland beschränkte, wurden jetzt unterschiedlich alte Salinar-Horizonte in ganz Deutschland untersucht. Zur Potenzialabschätzung wurden Tiefenlinienkarten des Top und der Basis sowie Mächtigkeitskarten der jeweils betrachteten stratigraphischen Einheit und Referenzprofile erarbeitet. Informationen zum Druckluft- und Wasserstoff-Speicherpotential in den einzelnen Bundesländern sind an die identifizierten Flächen mit nutzbarem Potential gekoppelt. Die Daten können über den Webdienst „Informationssystem flach lagernde Salze“ genutzt werden. Der Darstellungsmaßstab hat eine untere Grenze von 1 : 300 000. Die Geodaten sind Produkte eines BMWi-geförderten Forschungsprojektes „InSpEE-DS“ (Laufzeit 2015-2019). Das Akronym steht für „Informationssystem Salz: Planungsgrundlagen, Auswahlkriterien und Potenzialabschätzung für die Errichtung von Salzkavernen zur Speicherung von Erneuerbaren Energien (Wasserstoff und Druckluft) – Doppelsalinare und flach lagernde Salzschichten“.

BAW seit sechs Jahren auch 'offshore' aktiv - Die Sicherheit der Windenergieanlagen auf dem Meer muss gewährleistet sein

Da beim Bau von Offshore-Windenergieanlagen großenteils technisches Neuland betreten wird, gilt es, dafür den 'Stand der Technik' zu entwickeln und in Standards und Normen festzuhalten. Den Anteil der erneuerbaren Energien zu steigern, ist ein wichtiges energiepolitisches Ziel der Bundesregierung. Dabei soll die Windenergie auf dem Meer einen wesentlichen Teil der zukünftigen Energieversorgung sicherstellen. Im Vergleich zu den Bedingungen an Land (onshore) treten auf dem Meer (offshore) hohe stetige Windgeschwindigkeiten auf, sodass hohe Erträge zu erwarten sind. Offshore-Windparks sollen von der Küste und den Inseln aus nicht sichtbar sein, und sie sollen außerhalb der Küsten-Nationalparks Wattenmeer und Boddengewässer liegen. Deshalb werden Windpark-Projekte vorwiegend in großer Entfernung zur Küste und in großen Wassertiefen geplant. Sie liegen damit in der sogenannten 'ausschließlichen Wirtschaftszone' (AWZ) der Bundesrepublik Deutschland. Dies ist das Gebiet außerhalb der 12-Seemeilen-Zone bis zu einer Entfernung von 200 Seemeilen. Die Windenergieanlagen müssen dort in Wassertiefen bis zu 50 m errichtet werden. Aufgrund der anspruchsvollen Bedingungen - große Wassertiefen, starke Wind- und Wellenbelastungen, weite Entfernungen von der Küste - ist die in Deutschland geplante und begonnene Errichtung von Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) weltweit einmalig. Diese schwierigen Randbedingungen machen eine sorgfältige Planung notwendig. Das zuständige Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) hat bisher 28 Windparks unter der Auflage genehmigt, dass die Antragsteller planungsbegleitend bis zur Baufreigabe die Einhaltung des Standes der Technik nachweisen müssen. Da hier aber großenteils technisches Neuland betreten wird, musste und muss ein solcher Stand der Technik überhaupt erst geschaffen werden. Das BSH gibt Standards als technische Regelwerke für Offshore-Windenergieanlagen heraus, die unter Mitwirkung von Expertengruppen erarbeitet und weiterentwickelt werden. In diesen Standardisierungsprozess bringt die BAW ihr vorhandenes wasserbauliches und geotechnisches Expertenwissen ein und berät das BSH bei den technischen Fragen während des Genehmigungsprozesses. So sind im Rahmen der Freigabeprozesse umfangreiche technische Unterlagen der Antragsteller zu bearbeiten. Dabei werden immer wieder wesentliche fachliche Risiken für die Errichtung und den sicheren Betrieb deutlich, die in aufwändigen Fachgesprächen und Fachbeiträgen behoben werden müssen. Sie resultieren aus der Komplexität der Aufgabenstellung und der Randbedingungen, die nachfolgend beispielhaft betrachtet werden.

Geotechnische Aspekte beim Ausbau der Bundeswasserstraßen

Die Erhöhung der Leistungsfähigkeit der Wasserstraßen ist ein wichtiger Baustein für die Verbesserung der Infrastruktur in Deutschland. Dafür werden Kanäle für große Schiffe, wie das Großmotorgüterschiff, ausgebaut. Die Wasserstraßen werden vertieft, der Wasserspiegel verbreitert und die Durchfahrtshöhe unter den Brücken vergrößert. Dabei werden auch die Böschungs- und Sohlensicherungen erneuert, damit sie stabil gegen die zunehmende hydraulische Beanspruchung aus der modernen Schifffahrt sind. Vordringliche Projekte sind derzeit der Rhein-Herne-Kanal, die Südstrecke des Dortmund-Ems-Kanals, die Weststrecke des Datteln-Hamm-Kanals und die Oststrecke des Nord-Ostsee-Kanals. Die Abteilung Geotechnik der BAW begleitet Planung und Durchführung des Ausbaus dieser Wasserstraßen. Grundlage der Planung und Ausführung jeglicher Ausbaumaßnahmen ist die Erstellung des Baugrundgutachtens. Es liefert die bodenmechanischen Kennwerte und die geotechnischen Empfehlungen für die Umsetzung. Zunächst stellt die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes als Auftraggeber Bestands- und Ausbauunterlagen sowie Angaben zu Belastungsgrößen und zukünftige Nutzungsanforderungen zur Verfügung. Die BAW führt eine historische Erkundung durch, sichtet vorhandene Baugrundgutachten und führt vor Ort eine Bestandsaufnahme der Wasserstraße durch. Im nächsten Schritt wird das Programm der Baugrunduntersuchungen aufgestellt. Lage, Anzahl und Tiefe der Bohrungen und Sondierungen werden hier festgelegt. Das ausführende Amt erstellt daraus die Ausschreibung für die Erkundungsarbeiten und vergibt sie an ein fachkundiges Bohrunternehmen. Vor Beginn der Bohrarbeiten ist vom Bauherrn eine Kampfmittelfreimachung zu veranlassen und eine Gefährdungsanalyse aufgrund möglicher Altlasten einzuholen. Die Erkundungsarbeiten werden bei Bedarf stichprobenartig von der BAW hinsichtlich der fachgerechten Ausführung überwacht. Während der Aufschlussarbeiten werden aus den Bohrungen Grundwasserproben entnommen und untersucht. Sind aggressive Substanzen vorhanden, ist dies bei der Planung der Gründungselemente aus Beton, Zementmörtel oder Stahl zu berücksichtigen. Das Bauteil kann damit entsprechend geschützt und die Dauerhaftigkeit des Bauwerks gewährleistet werden. Nach den Bohrarbeiten werden die Bohrkerne im geotechnischen Labor der BAW geologisch und bodenmechanisch angesprochen und fotografisch dokumentiert. Anhand bodenmechanischer Versuche werden der Boden normgerecht klassifiziert und die Bodenkennwerte bestimmt, die dann in geotechnische Berechnungen einfließen. Im Baugrundgutachten wird der ermittelte Baugrundaufbau beschrieben und in Längsschnitten dargestellt. (Text gekürzt)

Veraenderung des Grundwassers durch Injektionsarbeiten bei der U-Bahnlinie U 8/1

Im Zuge des U-Bahn-Baues werden zur Unterfangung von Gebaeuden Injektionen vorgenommen. Diese Injektionsmittel enthalten starke Laugen und organische Haerter. Untersucht wird der Einfluss dieser chemischen Mittel auf das Grundwasser. Es werden regelmaessig Grundwasserproben in der Naehe und in weiteren Abstaenden von den Injektionsstellen gezogen und untersucht. Untersucht werden: BSB 5, (=Biochemischer Sauerstoffbedarf), Chlorid CSB (= Chemischer Sauerstoffbedarf), Kaliumpermanganatverbrauch, pH-Wert, Abdampfrueckstand, Sauerstoffgehalt, teilweisem- und p-Wert, Leitfaehigkeit, Sulfatgehalt, Gesamthaerte, Karbonathaerte, Calcium, Magnesium, Ammonium, Nitrat, Phosphat und bei besonderem Verdacht weitere Kennwerte.

Erfassung und Beschreibung von Mikrotrennflächen in Festgestein

Mikrotrennflächen spielen eine zentrale Rolle in der Ingenieurgeologie, Gesteinsphysik und Felsmechanik. Um die Entwicklung von Mikrorissen und Risssystemen in Gesteinen besser vorhersagen zu können, soll in Fortsetzung der bisherigen Arbeiten am GeoForschungsZentrum Potsdam das Mikrorisswachstum unter Modus I und II Belastung untersucht werden. Hierzu sollen fortgeschrittene Verfahren zur Analyse der bei der Rissbildung abgestrahlten akustischen Emissionen (AE) eingesetzt werden, um den Anteil unterschiedlicher Mikrorisstypen bei Rissbildung unter Modus I und II Belastung zu bestimmen. Diese Untersuchungen sollen dazu beitragen, den Zusammenhang zwischen Mikrorissverteilung in der Prozesszone und Bruchzähigkeit für unterschiedliche Belastungsarten zu erfassen. Im ersten Teil der Studie wurde ein Verfahren zur Bestimmung der Modus II Bruchzähigkeit (PTS-Test) entwickelt. Dies soll nun weiterentwickelt werden, um es in der Anwendung als Standardverfahren (International Society of Rock Mechanics (ISRM) Suggested Method) einsetzen zu können. Hierzu sollen der Einfluss der Probengröße und der Belastungsgeschwindigkeit auf die Bruchzähigkeit untersucht werden.

Untersuchungen kuenstlich induzierter seismischer Aktivitaet

Verschiedentlich Feststellung von Erdbeben im Zusammenhang mit kuenstlichen Stauseen; Klaerung durch Beobachtungen an Grosstauseen in den Alpen.

Kontrolle und Beurteilung der Standsicherheit unterirdischer Hohlraeume im Fels fuer Depotanlagen

Zur Kontrolle und Beurteilung der Standsicherheit von Felshohlraeumen werden ueberwiegend in situ-Untersuchungen und Messungen im Gebirge und am Ausbau durchgefuehrt; als Messgeraete werden u.a. Extensiometer, Druckmessdosen und Belastungsgeraete eingesetzt.

Lösungsansätze zur Vermeidung von Kabelschäden im Nahbereich von Offshore-Gründungsstrukturen unter Berücksichtigung der Fluid-Struktur-Boden Interaktion, Teilvorhaben: Untersuchung der Entstehung und Maßnahmen zur Vermeidung von Kabelschäden mit Fokus auf die Strukturantwort

In letzter Zeit ist es bei Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) vermehrt zu beginnenden Auskolkungen im Bereich des Seekabelanschlusses gekommen. Zudem waren bei einem Teil der Anlagen deutliche Abriebspuren an der Kabelummantelung zu sehen. Zum Zeitpunkt der Antragstellung ist daher zu vermuten, dass bei bestimmten Umgebungsbedingungen eine dynamische Wechselwirkung zwischen der Gründungsstruktur, dem Kabel und dem Seeboden dazu führt, dass eine Bewegung des Kabels angeregt wird und die Schutzummantelung durch Reibung am Bodenkontakt beschädigt wird. Ohne Maßnahmen zur Reduzierung der Kabelbewegung würde auf Dauer nicht nur der Kabelschutz, sondern auch das Kabel versagen. Bisher begegnen die Betreiber von OWEA diesem Problem, indem sie die Folgen und nicht die Ursachen behandeln: Bei Beobachtung einer beginnenden Kabelauskolkung wird meist eine Kolkschutzmatte oder eine zweite Steinschüttung als Lagesicherung aufgebracht. Diese Vorgehensweise ist jedoch nicht nur ökologisch bedenklich und unwirtschaftlich, sondern birgt u.a. das Risiko, dass das Kabel bei einer zweiten Schüttung beschädigt wird. In dem Gesamtvorhaben CableProtect sollen daher zunächst die Ursachen, die zur Anregung der Kabelbewegung führen, numerisch und experimentell untersucht und die wesentlichen Einflussparameter identifiziert werden. Um die Interaktion zwischen der Fluid-, Struktur- und Bodenmechanik erfassen zu können, werden dafür bewährte numerische Methoden (CFD/FEM/DEM) der einzelnen Fachgebiete verwendet, durch eine Schnittstelle gekoppelt und experimentell validiert. Anschließend werden mit dem numerischen Modell verschiedene Maßnahmen zur Verhinderung der Kabelanregung untersucht und Empfehlungen in Form eines technischen Merkblattes gegeben. Die ESOS Wind GmbH wird sich mit dem Teilvorhaben aufgrund ihrer praktischen Erfahrungen insbesondere an der Zustandsanalyse (AP1), den numerischen Untersuchungen (AP3) und der Entwicklung von Lösungsansätzen (AP4) des Vorhabens beteiligen.

Gebirgsbeobachtung und geologische Erkundung in und an der Asse-Salzstruktur

Die Messungen im erweiterten Festpunktnetz zur Erfassung der Gebirgsbewegungen im Grubengebaeude werden fortgesetzt. Die Untersuchungen zu einer moeglichen Subrosion oder einem Salzauftrieb am Asse-Sattel werden durch die Einrichtung einer ca. 1 km langen Festpunktlinie entlang der neuen Eisenbahntrasse erweitert. Zur Erkundung der Salzstruktur werden geophysikalische Methoden eingesetzt. Die geologischen Detailuntersuchungen fuer die versuchsweise Einlagerung von hochaktiven Abfaellen werden fortgefuehrt. Im Rahmen der Umgebungsueberwachung werden Proben aus der Umgebung und aus Kontrollbereichen gammaspektroskopisch analysiert.

Auswirkung und Zusammenhaenge zwischen Tektonik und Hydrogeologie bei den Wasserverhaeltnissen im Bereich des suedlichen Muemling (Odenwald)

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