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CO₂ im Untergrund speichern

erstellt von rduechting zuletzt verändert: 17.11.2016 13:36 — abgelaufen

Im Kampf gegen den Klimawandel wird nach Instrumenten gesucht, die die Zeit bis zu einer überwiegenden Versorgung mit Erneuerbaren Energien überbrücken. Vor diesem Hintergrund engagierten sich die GEOTECHNOLOGIEN in verschiedenen Projekten, die eine sichere Lagerung von Kohlendioxid im Erdboden untersuchten.

Die globale Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen belastet die Umwelt stark. (Bild: Stadt Gelsenkirchen)Bis zu dem Tag, an dem fossile Energieträger im globalen Maßstab nur noch eine untergeordnete Rolle spielen, werden aller Voraussicht nach noch einige Jahrzehnte vergehen. Auf der Suche nach Übergangstechnologien bietet die Abscheidung von Kohlendioxid im Kraftwerk und seine anschließende unterirdische Verpressung (CCS für "Carbon Dioxide Capture and Storage") eine mögliche Option, die Klimaerwärmung zumindest zu reduzieren. In der Öffentlichkeit wird das Thema CCS allerdings kontrovers diskutiert. Allen voran Bewohner von Regionen, die für eine testweise Verpressung des Treibhausgases vorgesehen sind, reagieren häufig skeptisch auf die noch recht neue Technologie.

Ein Hauptziel der in drei Förderphasen vom FuE-Programm GEOTECHNOLOGIEN betreuten Projekte war es daher, die Sicherheit des Verfahrens auf Herz und Nieren zu prüfen. Wichtig ist hierfür eine genaue Kenntnis des Untergrunds. Um ein dauerhaftes Verbleiben des Treibhausgases in porösen Gesteinsschichten, etwa von ausgeförderten Erdgasfeldern, sicherzustellen, muss Lage und Beschaffenheit der über dem Reservoir befindlichen Deckschichten im Detail bekannt sein. Auch muss sichergestellt werden, dass in Hohlräumen vorhandenes Satzwasser bei einer Verdrängung durch eingeleitetes CO₂ nicht in Trinkwasserspeicher gelangen kann. Nicht zuletzt gilt es zu untersuchen, wie die für die Injektion erforderlichen Bohrlöcher sicher versiegelt werden können. Dem Praxistext konnte die CCS-Technologie am Pilotstandort in Ketzin vor den Toren Berlin unterzogen werden. Dort forschte Dr. Sonja Martens unter anderem als Koordinatorin des Forschungsprojekts CO₂MAN.

planeterde: Frau Dr. Martens, bitte beschreiben Sie noch einmal kurz, womit Sie sich im Rahmen von CO₂MAN beschäftigt haben.

CO2-Tankanlage des Pilotstandorts Ketzin. (Bild: Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ)Martens: Im Rahmen des Verbundprojektes CO₂MAN (CO₂-Reservoirmanagement) wurden die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zur CO₂-Speicherung am Pilotstandort in Ketzin im Zeitraum September 2010 bis Dezember 2013 fortgeführt. An dem Vorhaben waren insgesamt sechs wissenschaftliche Einrichtungen und sieben Industriepartner beteiligt. Bereits im Vorwege von CO₂MAN war in Ketzin die Einspeisung von CO₂ im Juni 2008 aufgenommen und die CO₂-Speicherung von einem der weltweit umfangreichsten wissenschaftlichen FuE-Programme begleitet worden. Dieses einmalige Potenzial des Pilotstandortes zu nutzen und die Öffentlichkeit fundiert über die Erkenntnisse zu informieren, war Aufgabe von CO₂MAN. So wurde die CO₂-Einspeisung bis August 2013 fortgesetzt und die in der Tiefe ablaufenden Prozesse bei der Einbringung und Ausbreitung des CO₂ wissenschaftlich untersucht. Insgesamt wurden etwa 67.000 Tonnen CO₂ über gut fünf Jahre eingebracht. Zudem konnten in CO₂MAN zwei neue Beobachtungsbohrungen am Standort errichtet werden. Ergänzt wurden die Arbeiten durch umfangreiche Laborversuche, geologische Modellierungen und Prozesssimulationen, ein umfassendes Datenmanagement sowie eine kontinuierliche Öffentlichkeitsarbeit. Zu Forschungszwecken werden in Ketzin alle Phasen eines CO₂-Speicherstandortes von der Erkundung über den Betrieb bis zur Stilllegung durchlaufen und wissenschaftlich begleitet. So konnte in CO₂MAN zu Projektende mit der Teilverfüllung einer Bohrung auch bereits ein erster Schritt der Stilllegungsphase beschritten werden.

planeterde: Haben Sie die Ziele, die Sie sich mit CO₂MAN gesteckt haben, erreicht?

Martens: Alle gesteckten Ziele im CO₂MAN-Vorhaben konnten erfolgreich erreicht werden. Insbesondere ging es darum, den sicheren Betrieb des Speichers zu gewährleisten und verschiedene Überwachungsmethoden zu entwickeln und zu erproben, um zum Beispiel das Ausbreitungsverhalten des CO₂ zu überwachen. Zudem sollten CO₂ induzierte Wechselwirkungen zwischen Fluid, Gestein und mikrobieller Gemeinschaft im Speichersystem bestimmt und verschiedene Werkzeuge zur statischen geologischen Modellierung und zur dynamischen Simulation verglichen und am Standort validiert werden. Des Weiteren war der Wissenstransfer in die Öffentlichkeit ein wesentliches Ziel des Vorhabens.

Die Ergebnisse der im Rahmen von CO₂MAN durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass die geologische Speicherung von CO₂ am Pilotstandort Ketzin sicher und verlässlich erfolgen kann, eine sinnvoll eingesetzte Kombination verschiedener geochemischer und geophysikalischer Überwachungsmethoden in der Lage ist, bereits kleinste Mengen CO₂ zu detektieren und ihre räumliche Ausdehnung abzubilden, die durch das injizierte CO₂ induzierten Wechselwirkungen zwischen Fluid und Gestein am Standort Ketzin keine signifikanten Auswirkungen haben und die Integrität der Speicher- und Deckgesteine nicht beeinflussen, und numerische Simulationen das zeitliche und räumliche Verhalten des injizierten CO₂ wiedergeben können. Darüber hinaus konnte unsere transparente und sachliche Informationspolitik zu einer breiten Akzeptanz für die Forschungsarbeiten am Standort Ketzin beitragen.

planeterde: Welchen gesellschaftlichen Nutzen hatte die Projektarbeit? Sind direkte Anwendungen aus ihr entsprungen?

Martens: Im Rahmen der Klimapolitik ist die Abscheidung von CO₂ zur Speicherung in tiefen Gesteinsschichten eine potenzielle Maßnahme zur Reduktion der anthropogenen Treibhausgasemissionen in der Atmosphäre. Der Pilotstandort Ketzin ist das erste und bisher einzige CO₂-Speicherprojekt in Deutschland und hat national und international aufgrund der bisherigen Ergebnisse Maßstäbe gesetzt und wird als eines der Vorzeigeprojekte für die Erforschung und Umsetzung der CO₂-Speicherung wahrgenommen. Unsere Erkenntnisse am Pilotstandort Ketzin zeigen, dass ein sicherer Betrieb eines CO₂-Speichers auf der Forschungsskala möglich ist. Die Übertragung der am Standort Ketzin gewonnenen Erkenntnisse auf eine industrielle CO₂-Speicherung stellt die nächste zentrale Herausforderung auf dem Weg zur Dekarbonisierung der Gesellschaft dar.

planeterde: Inwieweit haben Sie davon profitiert, dass Sie sich während der Förderdauer mit Vertretern der anderen Projekte des Schwerpunkts CO₂-Speicherung austauschen konnten?

Martens: Der Austausch mit den anderen GEOTECHNOLOGIEN-Projekten ermöglichte zum Beispiel in Kooperation mit dem Vorhaben CO₂BIOPERM ergänzende mineralogische und geochemische Untersuchungen an Kernmaterial, welches wir in den Ketzin-Bohrungen gewonnen haben. Partner im Projekt CO₂MAN war unter anderem der Lehrstuhl für Angewandte Geologie der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg unter der Leitung von Herrn Professor Barth. Dieser war zugleich Koordinator des Projektes CO₂IsoLable. Die enge Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe hat wesentliche Erkenntnisse zum isotopischen Monitoring am Standort Ketzin beigetragen. Zudem haben die während der Förderdauer etablierten Kontakte mit dem Projekt MONACO, insbesondere mit dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH und der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe im Folgeprojekt COMPLETE zu einer fruchtbaren Zusammenarbeit im Rahmen des Feldversuches „CO₂-Rückförderung“ in Ketzin geführt. Neben den direkten Kooperationen mit den anderen Projekten haben die Kontakte mit den Kollegen und Kolleginnen über Tagungen und insbesondere den jährlichen GEOTECHNOLOGIEN-Statusseminaren die Arbeiten im Projekt CO₂MAN kontinuierlich bereichert. Von diesem Austausch haben sowohl die Arbeiten am Standort Ketzin als auch die beteiligten Wissenschaftler sehr stark profitiert.

planeterde: Haben Sie die in CO₂MAN begonnene Forschung nach der Förderung durch die GEOTECHNOLOGIEN fortgesetzt? Welche Fortschritte erwarten Sie auf diesem Feld für die Zukunft?

Martens: Die Entwicklung, der sichere Betrieb und die wissenschaftliche Nutzung des Pilotstandortes Ketzin waren und sind nur im Rahmen zahlreicher Projekte sowie in Kooperation mit nationalen und internationalen Partnern möglich. Mit dem Ziel, den gesamten Lebenszyklus des CO₂-Speichers erfolgreich zu schließen, erfolgen die derzeitigen Forschungsarbeiten bis Ende 2017 am Standort Ketzin im COMPLETE-Projekt. Das Vorhaben wird durch das BMBF, Industriepartner, das norwegische CLIMIT-Programm und das GFZ gefördert. Das COMPLETE-Vorhaben zielt unter anderem darauf ab, alle Bohrungen in Ketzin zu verfüllen, die oberirdischen Anlagen zurückzubauen und am Standort wieder eine grüne Wiese zu schaffen.

Die erfolgreichen Arbeiten am Standort Ketzin im Rahmen von CO₂MAN und die damit verbundene internationale Sichtbarkeit haben uns zudem wesentliche Möglichkeiten eröffnet, am GFZ im Rahmen europäischer Projekte die Arbeiten weiterzuführen und in europäischen Netzwerken wie CO₂GeoNet und EERA JP CCS eine tragende Rolle zu spielen. Die zukünftigen Fortschritte im Bereich der CO₂-Speicherung hängen stark von den politischen Rahmenbedingungen ab. Hier ist leider auf nationaler Ebene davon auszugehen, dass eine Umsetzung dieser Technologie in naher Zukunft aufgrund der öffentlichen Widerstände unwahrscheinlich ist. Auf Basis der im Projekt CO₂MAN und den anderen GEOTECHNOLOGIEN-Projekten gewonnenen Erkenntnisse sind die zentralen wissenschaftlichen und technologischen Grundlagen gelegt, die CO₂-Speicherung im Rahmen von Demonstrations- und anschließenden Industrieprojekten sicher zu erproben und umzusetzen.

planeterde: Frau Dr. Martens, vielen Dank für das Interview.


Von 2005 an koordinierten die GEOTECHNOLOGIEN verschiedene Projekte die an „Technologien für eine sichere und dauerhafte Speicherung des Treibhausgases CO₂“ arbeiteten. Kurzbeschreibungen zu diesen Projekten finden sie hier.

RD, iserundschmidt 12/2014