HyINTEGER

01.01.2016 - 30.09.2019

Dr. Viktor Reitenbach
Prof. Dr. Leonhard Ganzer

Das Ziel der deutschen Bundesregierung den Windenergieanteil am deutschen Energieversorgungssystem zu erhöhen und gleichzeitig damit verbundene witterungsbedingte Schwankungen in der Stromproduktion zu vermeiden, erfordert u.a. eine Umwandlung von Energie in ein längerfristig speicherbares Medium. Der Gestehung von Wasserstoff mittels Elektrolyse aus Wasser wird dabei eine zentrale Stellung beigemessen, erfordert aber auch eine grundlegend neue Konzeption in der Speicherung großer Mengen Wasserstoff. Ein möglicher Weg könnte die geologische Speicherung in ausgeförderten Erdgas-/Erdöllagerstätten und bereits vorhandenen Erdgasspeichern darstellen. Hierbei muss jedoch sichergestellt sein, dass solche Standorte eingespeisten Wasserstoff bzw. Wasserstoff-Gasgemische nachhaltig und sicher zurückhalten können, um ein unkontrolliertes Entweichen dieser Gase an die Oberfläche zu vermeiden. Eine besondere Schwachstelle in vielen Produktions- und Speicherbohrungen ist dabei die Bohrung selbst. Da die hierfür verwendeten Materialien (Stähle, Bohrlochzemente, Elastomerdichtungen) ggf. unter den erhöhten Temperaturen und Drücken im Untergrund mit den dort zirkulierenden Porenfluiden und vorhandenen/eingespeisten Stoffen reagieren können. Solche Korrosions-, Lösungs- oder Alterationsprozesse können den (ungewollten) Aufstieg von Gas- bzw. Fluidphasen erleichtern und somit die Sicherheit/Dichtigkeit der Speicher beeinträchtigen, sowie die Umwelt schädigen. Ziel von HyINTEGER war es daher, mögliche Wechselwirkungen zwischen den natürlichen und technischen Komponenten von Untertagespeichern zu untersuchen und so die Eignung von Porenreservoiren zur Wasserstoffspeicherung abzuschätzen. Hierzu wurden Laborexperimente unter standortspezifischen Bedingungen mit verschiedenen Gasphasen (H2, H2-CH4, H2-CO2, CO2) durchgeführt. Dabei wurden u.a. mineralogisch-chemische, petrophysikalische und mikrobiologische Parameter betrachtet und deren Einfluss auf die Lagerstätteneigenschaften, die Sicherheit (Dichtigkeit) der Speicher und den Fluidfluss im Reservoir und entlang der Bohrlöcher untersucht. Somit konnte eine Abschätzung von Leckagerisken bei zyklischen Wasserstoffein- und ausspeisungen und der Integrität von Bohrungen und Speichern ermöglicht werden. Zusätzlich wurde vor allem der Sondennahbereich basierend auf den mikrobiologischen Experimenten und den daraus folgenden Modellen numerisch modelliert und simuliert, um die Effekte von einer Wasserstoffspeicherung zukünftig besser vorhersagen zu können.

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