Das Projekt "Berücksichtigung subskaliger Prozesse in den konstitutiven Beziehungen auf der Meso- und Makroskala" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Wasserbau durchgeführt. Mehrphasenströmungen und -transportprozesse in porösen Medien mit Strukturen auf verschiedenen Skalen sind relevant für mehrere wissenschaftliche Forschungsbereiche und Anwendungsgebiete. Frühere Forschungen haben gezeigt, dass die Interaktionen der Fluidphasen mit der Struktur der Festphase einen großen Einfluss auf die Mehrphasenströmungen haben. Teilprojekt I (TP I) an der ETH Zürich wird die Bodenstrukturen identifizieren, die für die Zweiphasenströmungen besonders relevant sind. Mittels dieser Informationen wird die Gruppe der TU Braunschweig (TP II) geeignete Materialfunktionen (konstitutive Beziehungen) konstruieren, die dann wiederum von der Gruppe in Stuttgart (TP III) für Mehrphasensimulationen verwendet werden. TP I und TP II arbeiten auf der Porenskala während sich TP III mit der Meso- und Makroskala beschäftigt. In Zusammenarbeit mit der Gruppe in Braunschweig wird unsere Gruppe eine Dimensionsanalyse durchgeführt und ein Referenzproblem lösen; dies soll die Gemeinsamkeiten und die Unterschiede bei der numerischen Lösung von Mehrphasenströmungen auf der Mikroskala und auf der Makroskala. Diese Untersuchung soll helfen, mikroskalische Parameter auf die Mesoskala zu übertragen. Zweitens wollen wir transiente physikalische Prozesse auf der Meso- und der Makroskala analysieren, um herauszufinden, von welchen Eigenschaften der Flüssigkeiten und Feststoffe und von welchen Strukturparametern sie abhängen. Effektive konstitutive Beziehungen werden für die Makroskala formuliert, basierend sowohl auf stationären als auch auf instationären Experimenten. Anschließend wollen wir unsere konstitutiven Beziehungen und die Bilanzgleichungen erweitern mit: - dynamischen Kapillardruck - Sättigungsbeziehungen, die Hysterese beinhalten und - anisotropen relative Permeabilität - Sättigungsbeziehungen. Besonders die Relevanz des dynamischen Terms wird für die Makroskala untersucht werden.
Das Projekt "Vorhaben: Entwicklung des Systemsimulationsmodells, der Schnittstellen und Durchführung der probabilistischen Risikoberechnung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft mbH durchgeführt. Eine transparente und standortunabhängige Methodik zur Risikobewertung ist ein wesentlicher Baustein für die Akzeptanz sowie eine effiziente, sichere und nachhaltige Nutzung des geologischen Untergrundes. Die Stärke der vorgeschlagenen Methodik besteht darin, dass sie in jeder Projektphase auf dem jeweils aktuellen Kenntnisstand und Entwicklungsstand der Detailmodelle beruht und im Laufe der Entwicklung eines Projektes kontinuierlich verbessert wird. Der modulare Aufbau der Methodik ermöglicht hierbei, unabhängig vom Programmpaket die aktuellsten Modelle standortspezifisch zu integrieren. Ein Systemsimulationsmodell (AP 1) dient als Grundlage zur Risikobewertung durch die Integration der in den Einzelmodulen (APs 2-5) entwickelten Prozessmodelle. GEOSMART verfolgt das Ziel, eine konsistente Methodik zur Risikobewertung für die Nutzung des geologischen Untergrundes für hydro- und geothermale Tiefengeothermieprojekte sowie zur Speicherung und Entsorgung von Fluiden auf der Grundlage einer modularen Simulation des Gesamtsystems zu schaffen. Mithilfe einer bei der probabilistischen Modellierung üblichen Korrelationsanalyse werden Prozesse und Parameter identifiziert, die einen wesentlichen Beitrag zum standortspezifischen Risiko leisten. Dies erlaubt eine objektivierte Durchführung des Risikomanagements. Dazu erfolgt in GEOSMART die Implementierung von gekoppelten Prozesssimulationsmodellen unter Berücksichtigung von Mehrphasenfluss, Geomechanik, Geochemie und Wärmetransport sowie deren innovative Integration in ein ganzheitliches Systemsimulationsmodell zur effizienten Quantifizierung der wesentlichen Risiken. AP 1.1 Prozessanalyse und konzeptionelles Modell: AP 1.2 Modellimplementierung: AP 1.3 Anwendungsszenario: AP 1.4 Sensitivitätsanalyse AP 1.5 Anpassung und Dokumentation AP 1.6 Koordination des Gesamtprojektes
Das Projekt "Vorhaben: Schadstoff- und Formationsfluidausbreitung unter besonderer Berücksichtigung von Störungssystemen und geochemischen Prozessen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DMT GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel ist die Entwicklung einer integrierten Vorgehensweise zur Durchführung von Risikoanalysen im Bereich der geothermischen Energiegewinnung und Speicherung von Fluiden im tiefen geologischen Untergrund. Der Kern der Methodik besteht dabei auf der gekoppelten Prozesssimulation unter Berücksichtigung von Mehrphasenströmung, Geomechanik und Geochemie. Die entwickelte Methodik wird anhand real existierender Projekte/Standorte angewendet und validiert (Fluidphasentransport hinsichtlich Permeabilitätsänderungen, Transportmechanismen, Rissbildung und Heilung sowie Fluidmobilisierung durch Lösungs- und Fällungsreaktionen auf verschiedenen Skalen). Mit Hilfe eines umfangreichen numerischen Ansatzes, welcher geochemische und geomechanische Aspekte verbindet, soll die Varianz und Charakteristika der Überganszonen von natürlichen und artifiziellen Kavernen zum unveränderten Gestein erfasst und bewertet werden. Zur Validierung der Skalierbarkeit werden Untersuchungen auf verschiedenen Skalen durchgeführt. Mit Hilfe numerischer Simulationen sollen prozessorientierte, übertragbare Modellierungsansätze gefunden werden. Das Projekt ist in 5 Arbeitspakete gegliedert. Dabei ist eine enge Kooperation zwischen den AP's erforderlich, da die Arbeitspakete aufeinander aufbauen. DMT leitet das AP 3 'Schadstoff- und Formationsfluidausbreitung' (DMT, GFZ, GEOS) und benötigt insbesondere Ergebnisse aus dem AP2 (Rissausbreitung) zur Beschreibung der Schwächezonen. Die Ergebnisse des AP sind Grundlage zur ganzheitlichen Bewertung im AP1.
Das Projekt "Vorhaben: Analyse der Deckgebirgsintegrität am Beispiel eines Gasspeichers sowie der Stabilität der Risssysteme eines Tiefengeothermieprojekts im Rahmen einer Sensitivitäts- und Risikoanalyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Geologie durchgeführt. Eine transparente und standortunabhängige Methodik zur Risikobewertung ist ein wesentlicher Baustein für die Akzeptanz sowie eine effiziente, sichere und nachhaltige Nutzung des geologischen Untergrundes. Die Stärke der vorgeschlagenen Methodik besteht darin, dass sie in jeder Projektphase auf dem jeweils aktuellen Kenntnisstand und Entwicklungsstand der Detailmodelle beruht und im Laufe der Entwicklung eines Projektes kontinuierlich verbessert wird. Der modulare Aufbau der Methodik ermöglicht hierbei, unabhängig vom Programmpaket die aktuellsten Modelle standortspezifisch zu integrieren. Ein Systemsimulationsmodell (AP 1) dient als Grundlage zur Risikobewertung durch die Integration der in den Einzelmodulen (APs 2-5) entwickelten Prozessmodelle. GEOSMART verfolgt das Ziel, eine konsistente Methodik zur Risikobewertung für die Nutzung des geologischen Untergrundes für hydro- und geothermale Tiefengeothermieprojekte sowie zur Speicherung und Entsorgung von Fluiden auf der Grundlage einer modularen Simulation des Gesamtsystems zu schaffen. Mithilfe einer bei der probabilistischen Modellierung üblichen Korrelationsanalyse werden Prozesse und Parameter identifiziert, die einen wesentlichen Beitrag zum standortspezifischen Risiko leisten. Dies erlaubt eine objektivierte Durchführung des Risikomanagements. Dazu erfolgt in GEOSMART die Implementierung von gekoppelten Prozesssimulationsmodellen unter Berücksichtigung von Mehrphasenfluss, Geomechanik, Geochemie und Wärmetransport sowie deren innovative Integration in ein ganzheitliches Systemsimulationsmodell zur effizienten Quantifizierung der wesentlichen Risiken. Der Arbeitsplan umfasst folgende Schritte: 1.) Analyse des aktuellen Standes von W+T 2.) Aufbau von Modellen zur Rissausbreitung bzw. Aktivierung existierender Diskontinuitäten 3.) Anwendung der Modelle auf zwei unterschiedliche Standorte 4.) Ableitung von Meta-Modellen als Input für die Monte-Carlo basierte Risikoanalyse
Das Projekt "Vorhaben: Numerische Simulation der induzierten Seismizität am Beispiel eines Erdgasspeichers sowie eines petrothermalen und eines hydrothermalen Geothermiestandortes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Geomechanik und Untergrundtechnik, Lehrstuhl für Geotechnik im Bauwesen durchgeführt. Die belastbare Quantifizierung von Risiken der Nutzung des tiefen geologischen Untergrundes zur geothermischen Energiegewinnung und Speicherung von Energieträgern wird als entscheidender Faktor für die zukünftige Akzeptanz dieser Technologien eingeschätzt und erlangt damit eine immer größere Bedeutung. Zur systematischen Risikoabschätzung und als Werkzeug zur Minimierung von Umweltauswirkungen greift GEOSMART als anwendungsorientierte Grundlagenforschung aktuelle und zukünftige Herausforderungen auf, sodass eine allgemein anwendbare Methodik für Risikoanalysen geschaffen wird. Basierend auf den im BMBF-Forschungsprojekt CO2RINA erarbeiteten Methoden und international bewährten Ansätzen verfolgt GEOSMART das Ziel der Entwicklung einer integrierten Vorgehensweise zur Durchführung von Risikoanalysen im Bereich der hydrothermalen und petrothermalen Energiegewinnung sowie der Speicherung von Fluiden im tiefen geologischen Untergrund. Hierbei ist die gekoppelte Prozesssimulation unter Berücksichtigung von Mehrphasenströmung, Geomechanik, Geochemie und Wärmetransport ein wesentlicher Bestandteil. Der innovative Ansatz von GEOSMART besteht dabei im konsequent modularen Aufbau unter Nutzung klar definierter Schnittstellen zwischen den Einzelmodulen, welche jeweils unterschiedliche Risiken quantitativ beschreiben. Die Anwendung und Validierung erfolgen auf der Grundlage real existierender Standorte und ermöglichen somit die konsistente Überführung des gesamten für einen Standort vorhandenen Wissens in Risikoanalysen. Im Gegensatz zu üblichen Risikoanalysen kommen somit keine vereinfachten Ansätze zum Tragen, sondern die Umsetzung einer physikalisch konsistenten Integration gekoppelter 'state of the art'-Prozess- bzw. -Detailmodelle.
Das Projekt "Teilprojekt: Festigkeitsnachweis mehrphasig durchströmter Anlagenkomponente mit besonderer Berücksichtigung von Verschleiß und Korrosion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Arbeitsgruppe Baumaschinen- und Fördertechnik durchgeführt. Durch die gemeinsame Regierungserklärung über die strategische Partnerschaft in Bildung, Forschung und Innovation zwischen Russland und Deutschland vom 11.04.2005 wird mit diesem Vorhaben eine wissenschaftlich-technische Kooperation für die Nachhaltige Gewinnung und Transport von Kohlenwasserstoffen mit deutschen und russischen Universitäten aufgenommen. Ziel der Arbeitsgruppe Baumaschinentechnik ist es, eine durchgängige grundlegende Methode für den Festigkeitsnachweis wesentlicher Förderstrangkomponenten zu erarbeiten. In diesem Zusammenhang wird die Erstellung parametrischer Modelle angestrebt, um im Rahmen der Lebensdauerbewertung der Komponenten einer zeitveränderlichen Lagerstättencharakteristik, variablen Prozessbedingungen und Anlagenkonfigurationen sowie den Auswirkungen zu erwartender Verschleiß- und Korrossionserscheinungen Rechnung zu tragen. Die Ergebnisse fließen in Forschung, Lehre und Entwicklung ein. Soweit die Ergebnisse urheberrechtlich geschützt sind, steht dem einzelnen Partner das Recht zur ausschließlichen Nutzung zu. In den anderen Fällen werden die erzielten Ergebnisse der wirtschaftlichen Nutzung zugeführt.
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