Abstract
Das Projekt "Vorhaben: Projektkoordination und Durchführung von F&E-Arbeiten zur CO2-Speicherung am Pilotstandort Ketzin - Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum durchgeführt. Das Verbundhaben CO2MAN schließt an das EU-Projekt CO2SINK an und ist die Fortführung der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zur CO2-Speicherung am Pilotstandort in Ketzin. Der Fokus von CO2MAN liegt auf der Neu- bzw. Weiterentwicklung von zuverlässigen Überwachungstechnologien zum Nachweis der CO2-Ausbreitung im Speicher. Begleitet werden diese Messungen von umfangreichen Modellierungsarbeiten. Ziel ist es, ein möglichst kostengünstiges, sicheres und integriertes Überwachungskonzept für die geologische CO2-Speicherung in tiefen Grundwasserleitern zu entwickeln, das geophysikalische Messmethoden mit numerischer Modellierung verbindet. Die Bearbeitung des Verbundprojekts erfolgt in enger Kooperation der Verbundpartner im Rahmen von vier Themenfeldern: TF 1 Wissenschaftliche Infrastruktur, TF 2 Geophysikalisches Monitoring, TF 3 Reservoirprozesse und TF 4 Modellierung und Simulation. Das GFZ Potsdam übernimmt die Koordination des Verbundprojekts und ist für den Speicherbetrieb am Standort Ketzin sowie die Durchführung der geplanten Bohrungen zuständig. Zu den Aufgaben des GFZ gehört weiterhin die Durchführung des geophysikalischen Monitorings (Bohrlochmonitoring, Seismik, Geoelektrik), die Untersuchung von Reservoirprozessen (Geochemie, Mineralogie, Mikrobiologie, Petrophysik) sowie die geologische, geochemische und geomechanische Modellierung. Außerdem ist das GFZ für das Datenmanagement und die Öffentlichkeitsarbeit des Verbundes verantwortlich.
Das Projekt "Vorhaben: Entwicklungsforschung im Bereich der Lagerstättenerkundung, der Bohr-, Reservoir- und Monitoring-Technologien, der Prozessmodellierung, der Material-und Korrosionsforschung und des Aufbaus geothermischer Anlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum durchgeführt. Das Deutsche GeoForschungsZentrum wird im Rahmen des Verbundprojekts GeoEn II Strategien entwickeln und Handlungsoptionen aufzeigen, um natürliche Ressourcen zu sichern und umweltverträglich zu gewinnen sowie eine nachhaltige Nutzung des unter- und oberirdischen Raums zu ermöglichen. Es werden Forschungen zum Aufbau und Betrieb von Untertagelabors mit Forschungsbohrungen, Labor- und Experimentiertechnik, tomographische Verfahren der geophysikalischen Tiefensondierung, sowie zur Analyse und Modellierung von Geoprozessen betrieben. Das GFZ wird mit dem Projekt GeoEn II und den daraus entstehenden Technologien das Innovationspotenzial in den Neuen Ländern weiter erhöhen. Zusätzlich soll im Bereich der Shale Gas-Forschung das Alleinstellungsmerkmal des GFZ durch die geplanten Arbeiten in GeoEn II verstärkt werden. Arbeitsplanung Zur Erforschung der Nutzungsprozesse werden methodische Entwicklungen umgesetzt, die den Aufbau des Monitoringsystems mit Temperaturbeobachtung und Fluidzusammensetzung in Groß Schönebeck bzw. die geophysikalische Erkundung in Ketzin betreffen. Die Experimente erlauben bisher bestehende Validierungen von Modellierungen von Langzeitzirkulationen zu optimieren. Dabei werden in den Arbeitspaketen Bohr- und Reservoirtechnologien sowie Charakterisierung geothermischer Fluide und ihrer Wechselwirkungen mit Materialien in geothermischen Anlagen und Reservoirgesteinen die Grundlagen gelegt. Zum Verständnis der Rolle mikrobiologisch induzierter Prozesse in Geoanlagen sollen die Partner GFZ und UP in GeoEn gemeinsam Struktureinheiten vorbereiten, die grundlegende Untersuchungen zu diesen Prozessen ermöglichen. Konzepte zur Erschließung und Nutzung von heimischen Shale Gas-Lagerstätten sollen entwickelt werden.
Das Projekt "Vorhaben: Reservoirsimulation und Visualisierung mit OpenGeoSys - Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Umweltinformatik durchgeführt. Das Verbundhaben CO2MAN schließt an das EU-Projekt CO2SINK an und ist die Fortführung der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zur CO2-Speicherung am Pilotstandort in Ketzin. Der Fokus von CO2MAN liegt auf der Neu- bzw. Weiterentwicklung von zuverlässigen Überwachungstechnologien zum Nachweis der CO2-Ausbreitung im Speicher. Begleitet werden diese Messungen von umfangreichen Modellierungsarbeiten. Ziel ist es, ein möglichst kostengünstiges, sicheres und integriertes Überwachungskonzept für die geologische CO2-Speicherung in tiefen Grundwasserleitern zu entwickeln, das geophysikalische Messmethoden mit numerischer Modellierung verbindet. Die Bearbeitung des Verbundprojekts erfolgt in enger Kooperation der Verbundpartner im Rahmen von vier Themenfeldern: TF 1 Wissenschaftliche Infrastruktur, TF 2 Geophysikalisches Monitoring, TF 3 Reservoirprozesse und TF 4 Modellierung und Simulation. Um die Ergebnisse von thermo-hydro-mechanisch-chemisch gekoppelten Simulationen im Kontext der geologischen Strukturen und der sich ergebenden physikalischen Parameter beurteilen zu können, sollen vom UFZ Leipzig Methoden der wissenschaftlichen Visualisierung weiterentwickelt und implementiert werden. Es ist geplant, zunächst die Anforderungen an Visualisierungsmethoden und Modellinteraktion zu spezifizieren. Unterstützt wird dies anhand einer ersten Visualisierung der geologischen Strukturen des Ketzin Reservoirs. Gleichzeitig soll die datenmäßige Infrastruktur geschaffen werden, um das Visualisierungszentrum des UFZ für die Visualisierung der Projektdaten zu nutzen. Als nächster Schritt werden zusätzlich die Reservoir Parameter dargestellt. Hierauf aufbauend sollen auch die Prozessdaten visualisiert werden, wobei entsprechende Methoden entwickelt und implementiert werden müssen, z. B. zur Darstellung von mehreren Attributen gleichzeitig oder von Daten mit Unsicherheiten. Abschließend ist eine Nutzung der entwickelten Methoden zur Darstellung der gesamten Feldstudie geplant.
Das Projekt "Vorhaben: Reservoirsimulation und Visualisierung (Referenzsimulation) - Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung durchgeführt. Das Verbundhaben CO2MAN schließt an das EU-Projekt CO2SINK an und ist die Fortführung der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zur CO2-Speicherung am Pilotstandort in Ketzin. Der Fokus von CO2MAN liegt auf der Neu- bzw. Weiterentwicklung von zuverlässigen Überwachungstechnologien zum Nachweis der CO2-Ausbreitung im Speicher. Begleitet werden diese Messungen von umfangreichen Modellierungsarbeiten. Ziel ist es, ein möglichst kostengünstiges, sicheres und integriertes Überwachungskonzept für die geologische CO2-Speicherung in tiefen Grundwasserleitern zu entwickeln, das geophysikalische Messmethoden mit numerischer Modellierung verbindet. Die Bearbeitung des Verbundprojekts erfolgt in enger Kooperation der Verbundpartner im Rahmen von vier Themenfeldern: TF 1 Wissenschaftliche Infrastruktur, TF 2 Geophysikalisches Monitoring, TF 3 Reservoirprozesse und TF 4 Modellierung und Simulation. Die Universität Stuttgart ist am Teilprojekt Reservoirsimulation & Visualisierung beteiligt, in dessen Rahmen die Zusammenstellung und Integration der bisher vorhandenen Daten in ein Reservoirmodell erfolgen sowie dessen fortlaufende Aktualisierung sichergestellt werden soll. Nach einer umfangreichen Parametrisierung der verwendeten numerischen Simulatoren ist die Abbildung der bisherigen Ausbreitung des CO2 im Untergrund vorgesehen. Nachfolgend sollen mit Hilfe adaptierter Modelle Prognosen zur zukünftigen CO2-Ausbreitung und Druckentwicklung vorgenommen werden. Als zentrale Simulationswerkzeuge ist der Einsatz von TOUGH2 und OpenGeoSys vorgesehen.
Das Projekt "Vorhaben: Isotopisches Monitoring im Reservoir und reservoirnahem Bereich des Versuchsstandortes Ketzin - Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Department Geographie und Geowissenschaften, Geozentrum Nordbayern, Lehrstuhl für Angewandte Geologie durchgeführt. Im Rahmen des von 2004 bis 2010 laufenden EU-Projekts CO2SINK wurde die unterirdische Speicherung von Kohlendioxid in einem tiefliegenden Grundwasserleiter untersucht. Dabei handelte es sich um das erste Projekt zur geologischen Kohlendioxidspeicherung, das auf dem europäischen Festland durchgeführt wurde. Auf einem Gelände im brandenburgischen Ketzin wurden 2007 insgesamt drei Bohrungen bis in eine Tiefe von etwa 800 Metern angelegt. Eine Bohrung dient zur Kohlendioxidinjektion, während die beiden anderen Bohrungen zur Beobachtung genutzt werden. Seit Juni 2008 wird Kohlendioxid hoher Reinheit in einen salinaren Grundwasserleiter der Stuttgart Formation in etwa 630 bis 650 m Tiefe injiziert. Vor der Speicherung fanden im Rahmen der Vorerkundung umfangreiche geologische, geophysikalische und petrophysikalische Untersuchungen statt. Während der Bohrphase wurden Gesteinsproben (Bohrkerne) aus dem Speicherhorizont und dem darüber liegenden Deckgebirge gewonnen, Fluide analysiert und hydraulische Untersuchungen durchgeführt. Die anschließende Speicherphase wird von einem aufwendigen Monitoringprogramm begleitet, mit dessen Hilfe die Kohlendioxidausbreitung im Untergrund verfolgt und die Speicherüberwachung gewährleistet werden. Das Projekt CO2SINK endete im März 2010 und wird im Rahmen des Projekts CO2MAN (CO2-Reservoirmanagement) fortgeführt. Die Ergebnisse, die im Rahmen von CO2SINK am Pilotstandort Ketzin erzielt wurden, sind vielversprechend. Für eine fundierte Bewertung der eingesetzten Technologie und des Speicherverhaltens sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich. Zentrale Ziele des Verbundprojekts CO2MAN sind die weitere Überwachung des Kohlendioxidausbreitungsverhaltens im Untergrund, die Charakterisierung und Quantifizierung Kohlendioxidinduzierter Wechselwirkungen, die Überprüfung von Modellierungs- und Simulationswerkzeugen sowie der Wissenstransfer in die Öffentlichkeit. Das Verbundprojekt gliedert sich in insgesamt vier Themenfelder. Themenfeld 1: Wissenschaftliche Infrastruktur: Im Rahmen des Themenfeldes 1 sollen der laufende Speicherbetrieb sichergestellt und zwei weitere Bohrungen abgeteuft werden. Themenfeld 2: Geophysikalisches Monitoring: Das Themenfeld 2 umfasst verschiedene komplementäre geophysikalische Monitoringverfahren. Themenfeld 3: Reservoirprozesse. Im Rahmen des Themenfeldes 3 sollen die Wechselwirkungen zwischen dem injizierten Kohlendioxid, dem Formationsfluid und dem Reservoir- bzw. Deckgestein untersucht werden. Themenfeld 4: Modellierung & Simulation: Das Themenfeld 4 dient der Modellierung und Simulation verschiedener Prozesse in der Speicherformation und den darüber liegenden Deckgesteinen. Öffentlichkeitsarbeit: Der Wissenstransfer in die Öffentlichkeit ist ebenfalls eine zentrale Aufgabe des Projekts und wurde bereits im Rahmen von CO2SINK erfolgreich durchgeführt. (Text gekürzt)
Das Projekt "UR II: 3DRep1 - 3D-Wiederholungsmessungen auf einer Teilfläche um die CO2-Injektion in Ketzin - Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum durchgeführt. Das Ziel dieses Vorhabens ist die Wiederholung der im Herbst 2005 durchgeführten Basismessungen der 3D-Seismik für das EU Vorhaben CO2SINK. Mit Hilfe dieser Messungen soll die Verteilung des bisher injizierten CO2 im Untergrund abgebildet werden. Auf einer Teilfläche (50 Prozent) der in 2005 vermessenen 3D-Seismik sollen diese Messungen mit identischen Akquisitionsparametern wiederholt werden. Die Messungen sind für einen Zeitraum von ca. 6 Wochen im Herbst 2009 vorgesehen. Die Auswertung erfolgt dann am GFZ und an der Universität Uppsala. Zunächst wird das auf die Basismessungen angewendete Standard-Processing durchgeführt, dann erfolgen weitergehende Analysen (time-lapse Volumen, Modellierung) die auf eine Quantifizierung der Messergebnisse führen sollen.
Das Projekt "CO2SINK: Einfluss von CO2 auf das Korrosionsverhalten von Stählen in der CCS-Technologie (Kohlendioxid-Speichertechnologie) (CCS-Aquifer)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin (HTW Berlin) durchgeführt. Im Projekt CO2SINK wird der niedrig legierte Stahl 42CrMo4 als Verrohrung und der hochlegierte martensitische Stahl X46Cr13 als Bohrlochstahl eingesetzt. Unklar sind jegliche Korrosionserscheinungen dieser Stähle mit CO2 bei der Einspeisung von sowohl technischem CO2 als auch Rauchgas aus der Oxyfuelanlage 'Schwarze Pumpe' in den Speicher unter Ketzin. Da ein Kontakt mit Formationswasser zu erwarten ist, muss von einer CO2-gesättigten und damit sauren wässrigen Korrosion ausgegangen werden. Es soll auf der Basis von publizierten Daten eine Abschätzung der Einsatzgrenzen der zu verwendenden Stähle vorgenommen werden. Erste Untersuchungen in Laborexperimenten an diesen Stählen haben Korrosionsraten abschätzen können und die sich bildenden Korrosionsschichten charakterisiert (1-2). Aus der Öl- und Gasindustrie ist bekannt, dass der Kohlenstoffgehalt sich ungünstig auf die Korrosionseigenschaften unter CO2-Atomosphäre auswirkt und im Gegensatz hierzu ein erhöhter Molybdängehalt der unvorhersehbaren und damit gefährlichen Örtlichen Korrosion 'Lochfraß' entgegen wirken kann. Ziel des Vorhabens ist es, die Stähle X35CrMo17 und X20Cr13 im Vergleich zu den verwendeten Stählen 42CrMo4 und X46Cr13 auf ihre Zuverlässigkeit und Einsetzbarkeit in der CCS-Technologie zu bewerten.
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