Für die herkömm­liche untertägige Gasspe­icherung existieren anerkan­nte Nor­men, Regelun­gen und Ausle­gungsvorschriften für zu ver­wen­dende Werk­stoffe und Bauteile. Aus­rüs­tungskom­po­nen­ten sind bekan­nt und über Jahrzehnte erprobt. Für reinen Wasser­stoff gibt es aktuell in Deutsch­land keine Unter­grundgasspe­ich­er. In den USA und Großbri­tan­nien wer­den einige wenige H2-Kav­er­nen betrieben, zu denen aber keine Betrieb­ser­fahrun­gen für Werk­stoffe für Untertageaus­rüs­tun­gen und Rohre vorliegen.

Die Anforderun­gen an die Speicherbohrung(en) ergeben sich aus den jew­eili­gen Geschäft­szie­len sowie dem Schutzziel der Vor­sorge gegen Gefahren für Per­so­n­en, Natur und Sachgüter. Seit 2014 erar­beit­et der BVEG unter Berück­sich­ti­gung nationaler und inter­na­tionaler Vorschriften, gel­tenden geset­zlichen und behördlichen Regelun­gen sowie bewährten indus­triellen Prak­tiken und Erfahrungswerten ein ein­heitlich­es Regel­w­erk zur Integrität von Bohrun­gen. Unter dem Ansatz von Mehrbar­ri­eren-Sys­te­men definiert die Tech­nis­che Regel eine Bohrung als inte­ger, wenn die in ihr enthal­te­nen Flu­ide bei jed­er möglichen Kom­bi­na­tion von Druck und Tem­per­atur, der sie inner­halb der vorge­se­henen Betrieb­s­be­din­gun­gen aus­ge­set­zt wer­den kön­nen, sich­er beherrscht wer­den.
Auf dieser Grund­lage wurde der neu definierte Bohrungs­stan­dard für die Haup­tkom­po­nen­ten der gesamtein­heitlichen Ver­fahrens­kette gezielt für die untertägige Wasser­stoff­spe­icherung entwick­elt bzw. aus ver­gle­ich­baren Prozessen angepasst.

Ziel des Themenfeldes

Für Gasspe­icherkav­er­nen müssen vor Auf­nahme des Spe­icher­be­triebes möglich Szenar­ien eines unkon­trol­lierten Gasaus­trittes unter­sucht wer­den mit dem Ziel, die Dichtheit unter allen möglichen Betrieb­szustän­den nachzuweisen.

Die Dichtheit von Gesteinen und Zement wird dabei über die strö­mungsmech­a­nis­che Eigen­schaft Per­me­abil­ität bew­ertet. Entschei­dend für die Bew­er­tung der Dichtheit der Sonde ist die ver­tikale Leit­fähigkeit des Ver­bun­des von Gestein-Zement-Cas­ing. Zu diesem Zweck wurde der Ver­bund im Tech­nikums­maßstab nachge­bildet wer­den. Die Bes­tim­mung der ver­tikalen Leit­fähigkeit (Per­me­abil­ität) des Ver­bun­des bei Ein­satz von Wasser­stoff war eine neuar­tige Auf­gaben­stel­lung, die sowohl wis­senschaftlich (insta­tionäres Mehrkam­merver­fahren) als auch tech­nisch zu entwick­eln war.

Wesentliche Ergebnisse (Auswahl)

HH
HH

Vor jedem Gas­in­jek­tion­spro­jekt, unab­hängig von der Art des Gas­es oder den geol­o­gis­chen Gegeben­heit­en, ist eine einge­hende Risikobe­w­er­tung jed­er einzel­nen Kom­po­nente als Bar­riere im Bohrloch erforder­lich. Chemis­che und physikalis­che Wech­sel­wirkung während der Gas­in­jek­tion kön­nen For­ma­tion­ss­chä­den aus­lösen und let­ztlich die Integrität des Bohrlochs gefährden. Anders als bei der Wech­sel­wirkung des Wasser­stoffs mit eini­gen met­allis­chen Werk­stof­fen ist das Migra­tionsver­hal­ten des Wasser­stoffs in geol­o­gis­chen For­ma­tio­nen und Zemen­ta­tio­nen trotz seines hohen Mobil­itätspoten­zials mit anderen Gasen, z. B. Stick­stoff oder Methan vergleichbar.

Wie bei der Spe­icherung von Erdgas im geol­o­gis­chen Unter­grund gilt eine beson­dere Aufmerk­samkeit dem Ver­bund Zement/​Gebirge/​Casing. Die für die Überwachung der Erdgasspe­icherung gel­tenden Fes­tle­gun­gen, wie Wartung­spro­gramme, Mon­i­tor­ing und Überwachungsan­forderun­gen, sind grund­sät­zlich auf die Wasser­stoff­spe­icherung übertragbar.

Projektbeteiligte

TU Bergakademie Freiberg

Insti­tut für Bohrtech­nik und Fluidbergbau

Agri­co­las­traße 22

09599 Freiberg

Ansprech­part­ner:

Prof. Mohd Amro

E‑Mail schreiben

Unter­grund­spe­ich­er- und Geot­ech­nolo­gie-
Sys­teme GmbH

Berlin­er Chaussee 2

15749 Mit­ten­walde 

Ansprech­part­ner­in:

Clau­dia Abdel Haq

E‑Mail schreiben