CSEGR

01.04.2005 - 31.10.2008

Prof. Dr. mont. Günter Pusch

Die  Bundesregierung  strebt  eine  Reduktion  der  Treibhausgasemissionen  um  40  %  bis  zum  Jahr   2020   an.   Trotz   der   beachtlichen   Reduktion   der   CO2-Emissionen   seit   1990   in   Deutschland,  ist  die  Tendenz  der  jährlichen  Emissionsminderung  abnehmend  und  weltweit  sogar   steigend,   so   dass   zusätzliche   Maßnahmen   zum   Erreichen   der   langfristigen   Klimaschutzziele   unerlässlich   sind   (Ziesing   2004).   Der   Wissenschaftliche   Beirat   der   Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (WBGU) ist daher der Auffassung, dass die Untertagespeicherung von CO2 zusätzlich zu anderen Maßnahmen der Emissionsminderung erforderlich  ist,  um  die  Auswirkungen  der  vorhergesagten  Klimaänderungen  in  akzeptablen  Grenzen zu halten (Edenhofer 2003).  Die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) hat eine erste vergleichende Bewertung  der  verschiedenen  Möglichkeiten  der  Untertagespeicherung  in  Deutschland  durchgeführt  (May  et  al.  2003).  Dementsprechend  stellen  Gasfelder  die  erste  Wahl  für  die  CO2-Speicherung dar. Mehr als die Hälfte der Deutschen Erdgaslagerstätten befinden sich in einem   fortgeschrittenen   Abbaustadium   und   sind   potenziell   geeignete   Kandidaten   für   zukünftige  Untergrundspeicher.  Die  Injektion  von  CO2  in  mature  Erdgaslagerstätten  könnte  zur  Steigerung  des  Lagerstättendruckes  und  damit  zur  Steigerung  der  Erdgasausbeute  der  Felder genutzt werden. Diese Kombination von CO2-Speicherung und Ausbeutesteigerung – als  CO2-EGR  oder  CSEGR  =  (CO2  storage  and  enhanced  gas  recovery)  bezeichnet–  ist  bisher noch nur ein theoretisches Konzept, dass bislang noch nicht in der industriellen Praxis erprobt wurde.

In  dieser  Studie  soll  die  Machbarkeit  des  CSEGR-Konzeptes  anhand  für  Deutschland  repräsentativer  Beispiele  untersucht  werden.  Dabei  soll  das  ganze  System  der  CO2-Abscheidung und Speicherung einschließlich typischer CO2-Quellen, Transportmöglichkeiten und Lagerstättentypen betrachtet und zwei Fallstudien untersucht werden:
- Ein  großes  Ostdeutsches  Braunkohlekraftwerk,  welches  jährlich  etwa  10  Mt  CO2emittiert,  wird  als  CO2-Quelle  für  EGR-Maßnahmen  in  Erdgasfeldern  der  Altmark  angesehen.   Die   kleinräumig   heterogenen   und   anisotropen   Kluftspeicher   der   Rotliegendsandsteine   der   Altmark   besitzen   eine   ausreichende   Kapazität   zur   Speicherung des während der Betriebsdauer eines Kraftwerkes emittierten CO2.
- Im     Gegensatz     zum     Rotliegend     sind     die     Buntsandsteinlagerstätten     in     Nordwestdeutschland   großräumiger   strukturiert,   homogen   und   lateral   isotrop.   Exemplarisch  wird  für  die  mature  Gaslagerstätte  Barrien  die  Speicherung  von  CO2aus     einer     geplanten     Erdgasaufbereitungsanlage     untersucht,     die     einige     hunderttausend  Tonnen  pro  Jahr  emittieren  könnte.  In  der  Lagerstätte  Barrien  wurden bereits früher Versuche zur Ausbeutesteigerung durchgeführt.

In   dieser   Machbarkeitsstudie   sollen   die   wesentlichen   technischen,   geologischen   und   wirtschaftlichen  Parameter  untersucht  werden,  welche  für  die  Optimierung  von  CSEGR  Vorhaben von Bedeutung sind.

Die  ersten drei Arbeitspakete stellen aufgrund der aufbereiteten Industriedaten Informationen für die  Kernarbeitspakete  (4-6)  bereit.  Die  Charakterisierung  der  CO2-Quellen,  sowie  die  Definition  der  Anforderungen  an  CO2-Transport  und  Feldverteilung  sind  Gegenstand  des  Arbeitspaketes  1.  Die  Eignung  bestehender  Untertageinstallationen  und  die  technischen  Anforderungen  an  Injektions-  und  Fördersonden  werden  im  Arbeitspaket  2  untersucht.  Die  Erstellung  neuer,  sowie  die  Verbesserung  bestehender  geologischer  Lagerstättenmodelle  sind  im  3.  Arbeitspaket  vorgesehen.  Durch  CO2-Injektion  verursachte  physikalische  und  chemische    Reaktionen    des    Speichers    und    der    Deckschichten    werden    in    den    Kernarbeitspaketen   (4-6)   untersucht.   Im   Arbeitspaket   4   werden   die   physikalischen   Eigenschaften  des  CO2-reichen  Gases  und  die  durch  CO2  induzierten  hydrodynamischen  Prozesse  untersucht.  Das  5.  Arbeitspaket  widmet  sich  der  Simulation  geochemischer  Reaktionen  und  der  Abschätzung  deren  Auswirkungen  auf  Speicher  und  überlagernde  Schichten.  Die  Zeitplanung  für  Arbeitspaket  5  sieht  vor,  dass  die  für  die  numerischen  
12Modelle   benötigten   Informationen   im   ersten   Projektjahr   erarbeitet   werden,   so   dass   zusätzliche  Informationen  aus  den  Arbeitspaketen  1  und  2  über  die  Gaszusammensetzung  und   dessen   Eigenschaften   bei   den   reaktiven   Transportsimulationen   mit   berücksichtigt   werden können. Die  Simulationen  in  den  Arbeitspaketen  4  und  5  sind  mehr  grundsätzlicher  Natur,  während  im  6.  Arbeitspaket  Lagerstättensimulationen  zur  CO2-Injektion  und  Ausbeutesteigerung  anhand  der  repräsentativen  Fallbeispiele  durchgeführt  werden.  Die  Informationen  aller  vorhergehenden  Arbeitspakete  gehen  in  die  technische,  ökonomische  und  ökologische  Gesamtbewertung  der  CSEGR-Option,  einschließlich  Abscheidung  und  Transport,  im  7.  Arbeitspaket ein.

Abschlussbericht