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Inhalt
Der Klimawandel und die Notwendigkeit geologischer CO2-Speicherung
.......................................4
1. Wo und wie viel CO2 können wir unterirdisch speichern?
...............................................6
2. Wie können wir große Mengen CO2 transportieren und speichern?
...............................................
Kopenha on Berlin Brüssel
0
Stuttgart
Etwa 1000 m3 CO2 an der Erdoberfläche
Prag
Erdoberfläche
20 m3 0,5
Übergang vom gasförmigen in den überkritischen Zustand
11 m3
CO2 gasförmig
Paris
3,8 m3
8
3. Was passiert mit dem CO2, wenn es im Speicher ist? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3,2 m3
1,5
2,8 m3
2
2,7 m3
Kaum weitere Verdichtung
CO2 überkritisch
Tiefe (km)
Kritische Tiefe 1
4. Kann CO2 aus dem Speicher entweichen und wenn ja, was wären die möglichen Folgen? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
5. Wie können wir die Speicher überwachen – an der Erdoberfläche, aber auch in der Tiefe? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
6. Welche Sicherheitskriterien müssen auferlegt und eingehalten werden? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Glossar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Was CO2GeoNet für Sie tun kann
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Zu dieser Broschüre haben folgende Autoren beigetragen: Rob Arts, Stanley Beaubien, Tjirk Benedictus, Isabelle Czernichowski-Lauriol, Hubert Fabriol, Marie Gastine, Ozgur Gundogan, Gary Kirby, Salvatore Lombardi, Franz May, Jonathan Pearce, Sergio Persoglia, Gijs Remmelts, Nick Riley, Mehran Sohrabi, Rowena Stead, Samuela Vercelli, Olga Vizika-Kavvadias. 2
Eine Zukunftsvision
© Sapienza URS
Keine rauchenden Schornsteine mehr Eine Pipeline bringt das CO2 und tut es in den Boden Das ist gut für die Erde
Massimo, 10 Jahre alt, Rom - Italien
Für unsere Kinder macht die geologische Speicherung von CO2 Sinn
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Geologische CO2-Speicherung – was ist das eigentlich?
Der Klimawandel und die Notwendigkeit der geologischen CO2-Speicherung Wir Menschen produzieren zu viel CO2
(Kohle, Öl, Gas) für Stromerzeugung, Heizung, Industrie und Transport in den letzten 250 Jahren hat die CO2Emissionen unaufhörlich ansteigen lassen (Abb. 1). Etwa die Hälfte dieses von Menschen erzeugten Überschusses wurde von der Vegetation wieder aufgenommen und in den Ozeanen gelöst. Letzteres hat eine Versauerung und damit zusammenhängende potenziell negative Auswirkungen auf Meerespflanzen und -tiere zur Folge. Der Rest wurde in der Atmosphäre angereichert. Dort trägt der CO2-Überschuss zum Klimawandel bei, weil CO2 als Treibhausgas einen Teil der Sonnenwärme einfängt, wodurch sich die Erdoberfläche erwärmt. Es sind sofortige radikale Maßnahmen erforderlich, um zu verhindern, dass die heutige CO2Konzentration von 387 ppm (bereits ein Anstieg von 38% im Vergleich zum vorindustriellen Niveau) weiter ansteigt und in den kommenden Jahrzehnten das kritische Niveau von 450 ppm übersteigt. Weltweit sind sich Experten einig, dass es jenseits dieser Konzentration nicht mehr möglich sein könnte, die schlimmsten Folgen des Klimawandels abzuwenden.
Inzwischen herrscht Konsens, dass der Mensch den Kohlenstoffkreislauf unseres Planeten durcheinander bringt. Vor der industriellen Revolution und einige 10.000 Jahre davor resultierte ein fein ausbalancierter natürlicher Austausch von Kohlenstoff zwischen der Geosphäre, der Biosphäre, den Ozeanen und der Atmosphäre in atmosphärischen CO2-Konzentrationen von etwa 280 ppm, d.h. 0,028%. Unsere verschwenderische Verbrennung fossiler Brennstoffe
Abbildung 2 Frankreichs Kohlendioxid-Provinz.
Rückführung des Kohlenstoffs in den Untergrund
© BRGM im@gé
© BRGM im@gé
Abbildung 1 Durch Menschen verursachte CO2Emissionen betragen weltweit 30 Milliarden Tonnen (Gt) pro Jahr. Dies entspricht 8,1 Gt Kohlenstoff – davon stammen 6,5 Gt aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe und 1,6 Gt aus der Landwirtschaft und der Abholzung von Wäldern.
Seit Beginn des Industriezeitalters in den 50er Jahren des 18. Jahrhunderts ist unsere Welt auf fossile Brennstoffe angewiesen. Deshalb ist es nicht weiter verwunderlich, dass die Umwandlung in eine auf klimafreundlichen Energiequellen basierende Gesellschaft sowohl Zeit als auch Geld erfordert. Bis dahin brauchen wir eine Zwischenlösung, die uns hilft, unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu reduzieren. Wenn wir diese Brennstoffe emissionsfrei einsetzen könnten, würde uns dies die nötige Zeit verschaffen, um Technologien und Infrastrukturen für eine Zukunft mit erneuerbarer Energie zu entwickeln. Eine solche Möglichkeit wäre die Schaffung eines geschlossenen Kreislaufs im Energieerzeugungssystem, indem der ursprünglich in Form von Gas, Öl und Kohle aus dem Untergrund entnommene Kohlenstoff in Form von Kohlendioxid wieder dorthin zurückgeführt wird. Interessanterweise ist die unterirdische Speicherung von CO2 keine menschliche Erfindung, sondern ein verbreitetes natürliches Phänomen: viele natürliche CO2 -Lagerstätten existieren seit Tausenden bis Millionen von Jahren. Ein Beispiel dafür sind die acht natürlichen CO2 -Lagerstätten im Südosten Frankreichs, die während der Ölsuche in den 1960er Jahren entdeckt wurden (Abb. 2). Diese und viele andere natürliche Speicherstätten in der ganzen Welt beweisen, dass geologische Formationen CO2 für geologisch lange Zeiträume effizient und sicher speichern können.
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* Glossar Seite 18
Natürliche CO2-Lagerstätten Erschlossene CO2-Quellen (Mineralwasser, Heilbad)
Im Spektrum der Maßnahmen, die dringend umgesetzt werden müssen, um den Klimawandel und die Versauerung der Ozeane zu stoppen, kann das Abscheiden und die Speicherung von CO2 (englisch CO2 Capture and Storage, kurz CCS*) eine entscheidende Rolle spielen: CCS* könnte 33% der bis 2050 erforderlichen CO2-Reduktion ausmachen. CCS* bedeutet, dass CO2 in Kohle- und Gaskraftwerken sowie industriellen Großanlagen (z.B. Stahlwalzwerken, Zementfabriken, Raffinerien) abgeschieden, per Pipeline oder Schiff zu einer Langzeit-Speicherstätte transportiert und dort über eine Bohrung in eine geeignete geologische Formation eingebracht wird (Abb. 3). Angesichts der wachsenden Weltbevölkerung und dem steigenden Energiebedarf der Entwicklungsländer ist die weitere Nutzung fossiler Brennstoffe auf kurze Sicht unvermeidlich. Hand in Hand mit CCS* könnte sich die Menschheit aber in umweltfreundlicher Weise weiterentwickeln und gleichzeitig eine Brücke zu einer Ökonomie bauen, die auf nachhaltiger Energieproduktion basiert.
© BRGM im@gé
Abscheidung und Speicherung von CO2: Ein vielversprechender Weg zur Emissionsverminderung
Wichtige Fragen zur geologischen Speicherung von CO2 Das Exzellenznetzwerk CO2GeoNet wurde mit Unterstützung der Europäischen Kommission als Gruppe von Forschungsinstitutionen gegründet, um Europa in der Spitze der internationalen Großforschung zu etablieren. Eines der Ziele von CO2GeoNet ist die Kommunikation klarer wissenschaftlicher Informationen über die technischen Aspekte der geologischen Speicherung von CO2. Zur Förderung des Dialogs über diese lebenswichtige Technologie haben die Forscher von CO2GeoNet grundsätzliche Antworten auf häufig gestellte Fragen erarbeitet. Auf den folgenden Seiten erläutern sie, wie die geologische Speicherung von CO2 durchgeführt werden kann, unter welchen Umständen sie möglich ist und welches die Kriterien für eine sichere und effiziente Umsetzung sind.
Die weltweite Entwicklung von CCS floriert
Abbildung 4 Vertikalschnitt durch den CO2-Speicher im Sleipner-Feld, Norwegen. Das Erdgas, das dort aus einer Tiefe von 2500 m gefördert wird, enthält mehrere Prozent CO2. Dieses muss entfernt werden, damit das Erdgas den handelsüblichen Standards entspricht. Anstatt das CO2 in die Atmosphäre freizusetzen, wird es abgeschieden und in einer Tiefe von etwa 1000 m in den Utsira-Aquifer* injiziert.
© StatoilHydro
Seit den 1990er Jahren wurden in Europa, den Vereinigten Staaten, Kanada, Australien und Japan große Forschungsprogramme über CCS* durchgeführt. In folgenden großen Demonstrationsprojekten, bei denen CO2 seit mehreren Jahren in den tiefen Untergrund eingebracht wird, sind bereits viele Erkenntnisse gewonnen worden: Sleipner in Norwegen (etwa 1Mio. t/Jahr seit 1996) (Abb. 4), Weyburn in Kanada (etwa 1,8 Mio. t/Jahr seit 2000) und In Salah in Algerien (etwa 1 Mio. t/Jahr seit 2004). Die internationale Zusammenarbeit bei der Forschung über die CO2-Speicherung an diesen und anderen Standorten, unterstützt von der IEA-GHG* und der CSLF*, war besonders wichtig für die Erweiterung unseres Verständnisses und der Entwicklung eines ExpertenNetzwerks. Ein hervorragendes Beispiel ist der IPCC*Sonderbericht über CCS* (2005), in dem der derzeitige Kenntnisstand und die noch zu überwindenden Hindernisse beschrieben werden, damit diese Technologie auf breiter Basis angewendet werden kann. Es gibt also bereits verlässliche technische Fachkenntnisse, und wir befinden uns zuversichtlich in der Demonstrationsphase. Neben den technischen Entwicklungen werden legislative, regulatorische, wirtschaftliche und politische Rahmenbedingungen entworfen und die gesellschaftliche Akzeptanz wird geprüft. Europa hat das Ziel, bis 2015 bis zu zwölf großangelegte CCS*-Demonstrationsprojekte aktiv umzusetzen, damit die Technologie bis 2020 kommerziell und im industriellen Maßstab genutzt werden kann. Zu diesem Zweck und um die Entwicklung und sichere Nutzung von CCS* zu fördern, hat die Europäische Kommission im Juni 2009 eine Richtlinie zur geologischen CO2-Speicherung in Kraft gesetzt.
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Geologische CO2-Speicherung – was ist das eigentlich?
Abbildung 3 In den Kraftwerken wird CO2 von den anderen Rauchgasen abgetrennt. Es wird dann verdichtet und per Pipeline oder Schiff zu seiner geologischen Speicherstätte transportiert: tiefe salinare Aquifere*, erschöpfte Öl- und Gasfelder oder nicht abbauwürdige Kohleflöze.
Wo und wieviel CO2 können wir unterirdisch speichern?
© BRGM im@gé
CO2 kann nicht einfach irgendwo in den Untergrund eingebracht werden. Für die CO2-Speicherung braucht man poröse Gesteine mit ganz bestimmten Eigenschaften. Solche potenziell geeigneten Speichergesteine* gibt es in der ganzen Welt; sie bieten ausreichend Kapazität, um einen wesentlichen Beitrag zur Milderung des vom Menschen verursachten Klimawandels zu leisten.
Abbildung 1 CO2 wird in tief liegende, geologische Schichten porösen und durchlässigen Gesteins eingebracht (siehe Sandstein im unteren Einschubbild), das durch undurchlässiges Gestein überlagert wird (siehe Tonstein im oberen Einschubbild). Dieses hindert das CO2 daran, sich in Richtung Erdoberfläche auszubreiten. Die wichtigsten Speichermöglichkeiten sind: 1. Erschöpfte Erdöl- und Erdgaslagerstätten, ggf. mit Ausbeutesteigerung (EOR*); 2. Salinare Aquifere*; 3. Tief liegende, nicht abbauwürdige Kohleflöze, lokal auch mit Methangasförderung.
Es gibt drei Speichermöglichkeiten für CO2 (Abb. 1): 1. Erschöpfte Erdgas- und Ölfelder sind aufgrund der Kohlenwasserstoffexploration und –gewinnung gut erkundet und bieten sofort nutzbare Möglichkeiten für eine CO2-Speicherung. 2. Salinare Aquifere* bieten ein größeres Speicherpotenzial, sind aber generell nicht so gut erforscht wie Kohlenwasserstoff-Lagerstätten. 3. Nicht abbauwürdige Kohleflöze – eine Option für die Zukunft, an der zur Zeit noch geforscht wird.
Viele Abbildungen zu den möglichen CO2-Speicheroptionen zeigen den geologischen Untergrund stark vereinfacht mit nur horizontalen Schichten. In der Wirklichkeit besteht er oft aus ungleich verteilten, manchmal gefalteten und von Störungen* durchzogenen Gesteinsformationen. Genaue Kenntnisse des Standorts und geowissenschaftliche Erfahrung sind erforderlich, um beurteilen zu können, ob bestimmte unterirdische Strukturen für die langfristige CO2-Speicherung geeignet sind oder nicht. Potenzielle CO2-Speichergesteine* müssen vielen Kriterien genügen. Die wichtigsten davon sind: • es muss hinreichend durchlässig sein (ausreichende Porosität* und Permeabilität*) und über genügend Speicherkapazität verfügen; • es muss von einem undurchlässigen Barrieregestein* (z.B. Tonstein, Mergel, Salzgesteine) überlagert sein, das eine Migration des CO2 nach oben verhindert; • es muss eine strukturelle “Falle” (z.B. eine kuppelförmige Aufwölbung) aufweisen, die die seitliche CO2-Ausbreitung einschränkt; • es muss in einer Tiefe von mindestens 800 Metern liegen, damit das verdichtete, physikalisch überkritische* CO2 durch die dort vorherrschenden Druckund Temperaturverhältnisse in diesem Zustand hoher Dichte bleibt;
Die Speicher Geeignete Speichergesteine* haben genügend Poren und Risse, in denen Fluide wie Gas, Formationswasser oder Öl zirkulieren können. Wenn CO2 injiziert wird, verdrängt es diese Fluide aus dem Porenraum. Geeignete Wirtsgesteine für die geologische Speicherung von CO2 sollten daher eine hohe Porosität* und Permeabilität* aufweisen und sind in Sedimentbecken* zu finden. Dort wechseln sich durchlässige Formationen mit undurchlässigen Gesteinen ab, die als Barriere wirken. Sedimentbecken* enthalten oft Erdöl- und Erdgaslagerstätten und natürliche CO2-Ansammlungen, was beweist, dass sie Flüssigkeiten und Gase für lange Zeiträume sicher einschließen können. 6
• es darf kein Süßwasser enthalten, das als Trinkwasserressource genutzt werden könnte.
Wo Speicherstandorte in Europa zu finden sind
London Berlin Brüssel Paris
Warschau
Stuttgart
Prag Wien
Mailand © BGR
Sedimentbecken* sind in Europa weit verbreitet, zum Beispiel in der Nordsee oder im Vorland von Gebirgen (Abb. 2). Viele Gesteinsformationen in den europäischen Sedimentbecken* erfüllen die Kriterien für die geologische CO2-Speicherung und werden derzeit von Forschern kartiert und charakterisiert. Andere Bereiche Europas, z.B. große Teile von Skandinavien, bestehen aus Kristallingesteinen und enthalten daher keine geeigneten Speichergesteine*. Ein Bereich mit hohem Speicherpotenzial ist das Südliche Permbecken, das sich von England bis Polen erstreckt (in Abbildung 2 durch die größte Ellipse dargestellt). Auf die Sedimente haben Prozesse eingewirkt, die die Porenräume mit Sole*, Öl oder Erdgas gefüllt haben. Die Tonschichten zwischen den porösen Sandsteinschichten wurden zu Gesteinsschichten mit niedriger Permeabilität* komprimiert, was das Aufsteigen von Flüssigkeit verhindert. Viele Sandsteinformationen befinden sich in Tiefen zwischen 1 und 4 km, wo der Druck hoch genug ist, um CO2 als dichte Phase zu speichern. Der Salzgehalt in den Formationswässern steigt in diesen Tiefen von etwa 100 g/l auf 400 g/l – mit anderen Worten, diese Solen* sind viel salziger als Meerwasser (35 g/l). Tektonische Bewegungen im Becken haben zu plastischen Verformungen der Steinsalz-Formationen geführt. Dadurch wurden Hunderte kuppelförmiger Strukturen geschaffen, in denen sich manchmal Erdgas sammelte. Diese fallenartigen Strukturen werden im Hinblick auf mögliche CO2-Speicherstätten und Pilotprojekte untersucht.
Kopenhagen
Porenraum mit Sole* gefüllt ist, kann jedoch nur ein kleiner Teil für die Speicherung von CO2 genutzt werden, wobei man generell von 1-3% ausgeht (Speichereffizienz). Realistische Kapazität: Für konkrete Speicherstätten können durch detaillierte Untersuchungen realistische Kapazitäten berechnet werden. Die Formationsdicke ist nicht immer konstant und die Eigenschaften eines Speichergesteins* können über kurze Entfernungen variieren. Durch detaillierte Kenntnis der Größe, Form und geologischen Eigenschaften des Speichers kann die Berechnung entsprechend genauer erfolgen als bei der volumetrischen Kapazität, die nur Durchschnittswerte berücksichtigt. Auf der Grundlage eines digitalen 3DModells der Speicherstätte kann die Injektion und Ausbreitung von CO2 mit Computern simuliert werden, um eine realistische Speicherkapazität zu berechnen. Praktikable Kapazität: Kapazität ist nicht nur eine Frage von geologischen Eigenschaften. Ob eine geeignete Speicherstätte genutzt wird oder nicht, hängt auch von sozio-ökonomische Faktoren ab. So wird z.B. der Transport des CO2 von der Quelle zum Speicherstandort durch die Transportkosten begrenzt. Die Kapazität hängt auch von der Reinheit des CO2 ab. Letztlich treffen Politik und öffentliche Akzeptanz die Entscheidung darüber, ob eine verfügbare Speicherkapazität tatsächlich genutzt wird oder nicht.
Speicherkapazität Kenntnisse über die CO2-Speicherkapazität werden von Politikern, Aufsichtsbehörden und den Betreibern benötigt. Schätzungen der Speicherkapazität sind meistens sehr grobe Werte und basieren auf der räumlichen Ausdehnung potenziell geeigneter Formationen. Kapazitätsabschätzungen müssen für verschiedene Größenordnungen differenziert werden: vom überregionalen Maßstab bei nationalen Kapazitäten über Sedimentbecken* bis hin zu einzelnen Speicherstandorten. Für konkrete Speicherstandorte müssen detaillierte Kapazitätsberechnungen die Komplexität der realen geologischen Struktur berücksichtigen.
Zusammenfassend wissen wir, dass es in Europa eine hohe Kapazität für die Speicherung von CO2 gibt, selbst wenn es in Hinblick auf die Komplexität, die Verschiedenartigkeit und die sozioökonomischen Faktoren Unsicherheiten gibt. Das EU-Projekt GESTCO* schätzte die CO2-Speicherkapazität in den Erdöl- und Erdgasfeldern im Nordseegebiet auf 37 Gt. Somit könnten große Anlagen in dieser Region über mehrere Jahrzehnte hinweg CO2 injizieren. Die Aktualisierung und weitere Charakterisierung von Speicherkapazitäten in Europa ist Gegenstand laufender Forschung in den einzelnen Mitgliedsstaaten und in dem europaweiten Projekt Geocapacity*.
Volumetrische Kapazität: Veröffentlichte nationale Speicherkapazitätsabschätzungen basieren generell auf Berechnungen des Porenvolumens der Speicherformationen. Theoretisch kann die Speicherkapazität einer bestimmten Formation errechnet werden, indem man ihre Fläche mit ihrer Dicke, ihrer durchschnittlichen Porosität* und der durchschnittlichen Dichte des CO2 unter Speicherbedingungen multipliziert. Da der 7
Geologische CO2-Speicherung – was ist das eigentlich?
Abbildung 2 Geologische Karte von Europa mit den wichtigsten Sedimentbecken* (rote Ellipsen), die geeignete Gesteine für die CO2Speicherung aufweisen (modifiziert aus: Geologische Karte von Europa, 1:5.000.000).
Wie können wir große Mengen CO2 transportieren und speichern? Nachdem das CO2 im Kraftwerk oder an der Industrieanlage abgeschieden worden ist, wird es verdichtet, transportiert und über eine oder mehrere Bohrungen in die Speicherformation eingebracht. Die ganze Prozesskette muss optimal abgestimmt sein, damit die Speicherung von mehreren Millionen Tonnen CO2 pro Jahr möglich ist. liegt, eine attraktive Option sein. Die für den Transport von Flüssiggas (LPG) verwendeten Schiffe sind als druckdichte und gekühlte Systeme für den CO2Transport im Flüssigzustand geeignet. Die neuesten LPG-Schiffe fassen Volumina von bis zu 200.000 m3 und können bis zu 230.000 t CO2 transportieren. Allerdings bietet der Schiffstransport keinen stetigen CO2-Fluss und am Hafen sind deshalb Anlagen zur Zwischenspeicherung erforderlich. Der Pipeline-Transport von CO2 wird schon heute im großen Maßstab von Ölgesellschaften durchgeführt, die mit Ausbeutesteigerung bei der Ölproduktion (Enhanced Oil Recovery*, EOR) arbeiten. Weltweit gibt es etwa 3000 km CO2-Pipelines, die meisten davon in den USA. Dies ist wirtschaftlicher als der Schiffstransport und bietet außerdem den Vorteil des stetigen CO2-Flusses von der Abscheidungsanlage bis zur Speicherstätte. Bestehende CO2-Pipelines transportieren CO2 unter hohen Druckverhältnissen im überkritischen* Zustand. Drei wichtige Faktoren bestimmen die Menge, die eine Pipeline fassen kann: ihr Durchmesser, der Transportdruck und dementsprechend ihre Wanddicke.
Verdichtung
Abbildung 1 Stationen der geologischen Speicherung von CO2. Um CO2 vom Ort seiner Emission zum Ort seiner sicheren und dauerhaften Speicherung zu bringen, muss es eine ganze Prozesskette durchlaufen: Abscheidung, Verdichtung, Transport und Injektion.
Sobald das CO2 vom Rauchgas im Kraftwerk oder der Industrieanlage abgetrennt worden ist, wird der resultierende hochkonzentrierte CO2-Strom getrocknet und zu einem überkritischen* Phasenzustand verdichtet, der wesentlich weniger Raum in Anspruch nimmt als Gas. Dadurch werden der Transport und die Speicherung effizienter (Abb. 1). Die Trocknung ist erforderlich, um einer Korrosion von Anlagen und Infrastruktur entgegenzuwirken sowie die Bildung von Hydraten (das sind eisähnliche Kristalle, die die Anlage und Rohre verstopfen können) zu vermeiden. Die Verdichtung wird zusammen mit der Trocknung in einem mehrstufigen Prozess, in wiederholten Zyklen von Kompression, Abkühlung und Wasserabscheidung, durchgeführt. Druck, Temperatur und Wassergehalt müssen jeweils an die Art des Transports und die Druckanforderungen am Speicherplatz angepasst werden. Die Hauptfaktoren für das Design der Kompressoranlage sind die Gasflussrate, der Ansaug- und der Verdichtungsdruck, die Wärmekapazität des Gases und die Effizienz des Kompressors. Die Kompressionstechnologie ist bereits verfügbar und in vielen Industriebereichen gängige Praxis.
Injektion
Transport CO2 kann per Schiff oder Pipeline transportiert werden. Der Schiffstransport von CO2 für industrielle Zwecke wird derzeit nur in sehr kleinem Maße durchgeführt (10.000-15.000 m3). Er könnte aber für CCS*-Projekte, bei denen der CO2-Emittent in der Nähe einer Küste, aber weit von einem geeigneten Speicherort entfernt
Injektion
Abscheidung Verdichtung
Transport
CO2 Tiefe salinare Aquifere
© BRGM im@gé
Quelle
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Wenn das CO2 am Speicherstandort ankommt, wird es unter Druck in das Speichergestein* eingebracht (Abb. 2). Der Injektionsdruck muss höher sein als der Druck im Reservoir, um das Formationswasser vom Injektionspunkt zu verdrängen. Die Anzahl der Injektionsbohrungen hängt von der zu speichernden Gesamtmenge, der Injektionsrate (eingebrachtes CO2Volumen pro Stunde), der Permeabilität* und Dicke des Speicherhorizonts, dem für eine sichere Injektion maximal zulässigen Druck und der technischen Auslegung der Bohrung ab. Da das Hauptziel die dauerhafte Speicherung von CO2 ist, müssen wir sicher sein, dass die Formation hydraulisch intakt ist. Hohe Injektionsraten können zu einem Druckanstieg am Injektionspunkt führen, insbesondere in Formationen mit geringer Permeabilität*. Der Injektionsdruck darf auf keinen Fall die Bruchgrenze von Speicher- und Barrieregestein* übersteigen. Mit Hilfe von geomechanischen Analysen und Modellen wird der maximale Injektionsdruck bestimmt, bei dem Brüche in der Formation vermieden werden. Chemische Prozesse können die Geschwindigkeit
Etwa 1000 m3 CO2 an der Erdoberfläche
Erdoberfläche
20 m3 0,5
Übergang vom gasförmigen in den überkritischen Zustand
11 m3
CO2 gasförmig
0
und dadurch wiederum die Permeabilität* im Bereich der Bohrung reduzieren. Die Injektivität* hängt also von den komplexen Wechselwirkungen ab, die lokal um die Injektionsbohrung auftreten, die wiederum von der Zeit und der Distanz zur Bohrung abhängen. Um diese Effekte einschätzen zu können, werden bereits im Vorfeld numerische Simulationen durchgeführt. Die Injektionsraten* müssen sorgfältig gesteuert werden, um diejenigen Prozesse in den Griff zu bekommen, die möglicherweise die Injektion der gewünschten CO2-Menge begrenzen.
3,8 m3 Kritische Tiefe 1
3,2 m3
2,8 m3
2
2,7 m3
Die Zusammensetzung (oder Reinheit) des CO2-Stroms, die sich aus dem Abscheidungsprozess ergibt, hat einen erheblichen Einfluss auf alle nachfolgenden Verfahrens-schritte eines CO2-Speicherprojekts. Das Vorhandensein nur weniger Prozente anderer Substanzen wie Wasser, Schwefelwasserstoff (H2S), Schwefel- und Stickoxide (SOx, NOx), Stickstoff (N2) und Sauerstoff (O2) verändert die physikalischen und chemischen Eigenschaften des CO2-Stroms und damit sein Verhalten und seine Auswirkungen. Bei der Wahl der technischen Anlagen sowie der Entwicklung von Kompressions-, Transport- und Injektionsstrategien muss daher die Zusammensetzung des CO2-Stroms sorgfältig bedacht werden.
© IPCC
Kaum weitere Verdichtung mit zunehmender Tiefe 2,5
2,7 m3
Abbildung 2 Wenn das CO2 in den Untergrund eingebracht wird, wird es bei etwa 0,8 km Tiefe zu einer überkritischen* Flüssigkeit. Sein Volumen wird dabei drastisch reduziert: von 1000 m3 an der Oberfläche auf 3,8 m3. Dies ist einer der Gründe, der die geologische Speicherung großer Mengen von CO2 so attraktiv macht.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass der Transport und die Injektion großer Mengen von CO2 bereits jetzt machbar sind. Wenn die geologische Speicherung von CO2 aber im industriellen Maßstab angewendet werden soll, müssen alle Phasen der Prozesskette auf das jeweilige Speicherprojekt zugeschnitten sein. Die Hauptparameter sind die thermodynamischen Eigenschaften des CO2-Stroms (Abb. 3), die Injektionsraten* und die Reservoirbedingungen.
beeinträchtigen, mit der das CO2 in die Formationen eingebracht werden kann. Abhängig von der Art des Speichergesteins*, der Zusammensetzung der Flüssigkeiten und der Speicherbedingungen (Temperatur, Druck, Volumen, Konzentration etc.), kann es in der Nähe der Bohrung zur Lösung oder Ausfällung von Mineralen kommen. Dies kann zu höheren oder niedrigeren Injektionsraten führen. Sobald das CO2 eingebracht ist, löst es sich teilweise in dem salzigen Formationswasser. Dabei sinkt der pH*-Wert leicht, was durch die Auflösung von Karbonat-Mineralen im Wirtsgestein gepuffert werden kann. Karbonate sind die ersten Minerale, die sich auflösen, weil ihre Reaktionsgeschwindigkeit sehr hoch ist und die Auflösung mit der Injektion beginnt. Dieser Prozess kann die Porosität* und die Injektivität* des Gesteins erhöhen. Allerdings können die Karbonatminerale nach ihrer Auflösung auch wieder ausfallen und die Formation rund um die Bohrung zementieren. Hohe Injektionsraten können den Ausfällungsbereich in weiter entfernte Bereiche verschieben und dadurch die Permeabilitätsverringerung in der Nähe der Bohrung einschränken. Die Austrocknung des Gesteins ist ein weiteres durch Injektion hervorgerufenes Phänomen. Nach der Versauerungsphase löst sich das Restwasser, das um die Injektion herum verblieben ist, in dem eingebrachten, trockenen Gas auf, das seinerseits chemische Stoffe in der Sole* konzentriert. Wenn die Sole* ausreichend konzentriert ist, können Minerale (z.B. Salze) ausfallen
Druck (MPa) 50
40
30
20
10 © BGR
1,5
CO2 überkritisch
Tiefe (km)
Zusammensetzung des CO2-Stroms
0 0
9
50
100
150 200 Temperatur (°C)
Geologische CO2-Speicherung – was ist das eigentlich?
Abbildung 3 Dichte von reinem CO2 (in kg/m3) in Abhängigkeit von Temperatur und Druck. Die gelbe Linie entspricht einem typischen Druck- und Temperaturgradienten in Sedimentbecken*. In Tiefen von über 800 m (~8 MPa) ermöglichen die Reservoirbedingungen höhere Dichten (blaue Färbung). Die grüne Kurve ist die Phasengrenze zwischen gasförmigem und flüssigem CO2. Typische Druck- und Temperaturbedingungen für CO2 während der Prozesskette sind mit A (Abscheidung), B (Transport) und C (Speicherung) gekennzeichnet.
Was passiert mit dem CO2, wenn es im Speicher ist? Wenn das CO2 in das Speichergestein* eingebracht worden ist, steigt es nach oben und füllt die Porenräume unter dem Barrieregestein* aus. Mit der Zeit wird ein Teil des CO2 gelöst und irgendwann in Mineralen gebunden. Diese Vorgänge finden in unterschiedlichen Zeiträumen statt und tragen zur dauerhaften und sicheren Speicherung bei. 1 Ansammlung unter dem Barrieregestein* (struktureller Rückhalt) Da das dichte CO2 “leichter” ist als Wasser, beginnt es, nach oben zu steigen. Diese Bewegung wird gestoppt, wenn das CO2 auf eine undurchdringliche Gesteinsschicht trifft, das sogenannte Barrieregestein*. Da es normalerweise aus Ton oder Salz besteht, wirkt dieses Barrieregestein* als Verschluss und verhindert, dass das CO2 weiter nach oben steigt. Abbildung 1 zeigt die Aufwärtsbewegung des CO2 durch die Porenräume des Gesteins, bis es das Barrieregestein* erreicht hat.
Rückhaltemechanismen Wenn das CO2 in einen Speicher eingebracht wird, füllt es die Porenräume im Gestein, die meistens bereits mit Sole* gefüllt sind. Nach der Injektion des CO2 wirken verschiedene Rückhaltemechanismen. Der erste Mechanismus gilt als der wichtigste und verhindert, dass das CO2 wieder an die Erdoberfläche steigt. Die anderen erhöhen die Effizienz und Sicherheit der Speicherung im Laufe der Zeit.
2. Bindung in kleinen Poren (kapillarer Rückhalt) Es kommt zu einer Immobilisierung, wenn die Porenräume im Speichergestein* so eng sind, dass das CO2 trotz der der Dichtedifferenz zum Umgebungswasser nicht mehr aufsteigen kann. Dieser Vorgang tritt hauptsächlich während des Aufstiegs des CO2 auf und bindet üblicherweise – je nach den Eigenschaften des Speichergesteins* – ein paar Prozent des eingebrachten CO2.
Mikroskopansicht.
3. Lösung (Lösungsrückhalt) Ein Teil des eingebrachten CO2 löst sich im Formationswasser – der in den Porenräumen des Speichergesteins* vorhandenen Sole*. Wasser mit gelöstem CO2 ist schwerer als ohne gelöstes CO2 und tendiert daher dazu, im Speicher nach unten zu sinken. Die Lösungsrate hängt von der Größe der Kontaktfläche zwischen CO2 und Sole* ab. Es gibt eine maximale Konzentration, über die hinaus kein CO2 mehr gelöst werden kann. Allerdings kommt es aufgrund der Aufwärtsbewegung des freien CO2 und der Abwärtsbewegung des in Wasser gelösten CO2 ständig zu neuen Kontakten zwischen Sole* und CO2, wodurch wieder mehr CO2 gelöst werden kann. Diese Vorgänge sind relativ langsam, weil sie in den engen Porenräumen stattfinden. Im Sleipner-Projekt schätzt man, dass sich 10 Jahre nach der Injektion grob 15% des eingebrachten CO2 aufgelöst haben.
Abbildung 1 Das eingebrachte CO2, das leichter ist als Wasser, steigt auf und wird von dem darüber liegenden undurchlässigen Barrieregestein* gestoppt.
© BRGM im@gé
4. Mineralausfällung (mineralischer Rückhalt) Das CO2 kann insbesondere in Kombination mit dem Formationswasser mit den gesteinsbildenden Mineralen reagieren. Abhängig vom pH-Wert und der Mineralogie des Speichergesteins* können sich 10
Gespeichertes CO2 in Gt 25 Mineralisch Überkritisch
20
Gelöst 15 10 Injektion
0 1
Abbildung 2 CO2 steigt nach oben (hellblaue Blasen), löst sich auf und reagiert mit Gesteinskörnern, wodurch sich Karbonate auf den Korngrenzen niederschlagen (weiß).
10
100
1000
10000 Zeit (Jahre)
© BRGM
5
Abbildung 3 Anteile von verschiedenen Rückhaltemechanismen im CO2-Speicher von Sleipner basierend auf numerischer Simulation. CO2 wird durch die Mechanismen 1 und 2 in überkritischer* Form, durch Mechanismus 3 in gelöster Form und durch Mechanismus 4 in mineralischer Form im Untergrund eingeschlossen.
bestimmte Minerale auflösen, während andere ausfällen (Abb. 2). Nach Schätzungen für den Standort Sleipner wird dort auch nach sehr langer Zeit nur ein relativ kleiner Teil des CO2 durch Mineralisierung gebunden. Nach 10.000 Jahren sollten nur 5% des eingebrachten CO2 mineralisch gebunden sein, während 95% in Lösung gegangen sind und kein CO2 als separate Phase übrig bleibt.
• Überwachung bestehender Demonstrationsprojekte für die geologische Speicherung von CO2, wie Sleipner (vor der Küste von Norwegen), Weyburn (Kanada), In Salah (Algerien) und K12-B (vor der Küste der Niederlande). Die Ergebnisse von KurzzeitSimulationen können mit den im Feldversuch gewonnenen Daten verglichen werden und dadurch verbesserte Modelle liefern.
Die relative Bedeutung dieser Rückhaltemechanismen ist standortspezifisch, d.h. sie hängt von den Eigenschaften des jeweiligen Standorts ab. So verbleibt das CO2 in kuppelförmigen Speicherstrukturen voraussichtlich auch über sehr lange Zeiträume hinweg in einer eigenständigen Phase, während in flachlagernden Speichern wie Sleipner das meiste CO2 gelöst oder mineralisiert wird. Abbildung 3 zeigt die vorhergesagte Entwicklung der Anteile der verschiedenen CO2-Rückhaltemechanismen für das Sleipner-Projekt.
Nur durch ständige Kombination und Abgleich dieser vier Informationsquellen ist es möglich, verlässliche Kenntnisse über die Vorgänge 1000 m unter der Erdoberfläche zu gewinnen. Zusammenfassend können wir sagen, dass die Sicherheit eines Standorts für die CO2-Speicherung im Laufe der Zeit zunimmt. Die wichtigste Herausforderung ist, ein Speichergestein* mit einem geeigneten Barrieregestein* darüber zu finden, das für CO2 undurchlässig ist (struktureller Rückhalt). Lösung, Mineralausfällung und kapillare Bindung tun ein Übriges, um das CO2 dauerhaft und sicher im Untergrund zu binden.
Woher wissen wir das alles? Das Wissen um diese Vorgänge stammt insbesondere aus folgenden vier Quellen: • Labormessungen: an Gesteinsproben können Experimente zu Fließeigenschaften, Mineralisierungsund Lösungsprozessen durchgeführt werden, die Einblick in die kleinmaßstäblichen Vorgänge in Raum und Zeit geben. • Numerische Simulation: mit Computerberechnungen kann das Verhalten von CO2 über längere Zeiträume prognostiziert werden (Abb. 4). Laborexperimente werden zur Kalibrierung herangezogen.
© BRGM im@gé
• Untersuchung natürlicher CO2-Lagerstätten, in denen CO2 (normalerweise vulkanischen Ursprungs) für lange Zeiträume – häufig Millionen von Jahren – im Untergrund eingeschlossen war. Diese natürlichen Analoga* liefern uns Informationen über das Gasverhalten und die langfristigen Auswirkungen von CO2 auf den Untergrund.
Abbildung 4 3D-Modellierung der CO2-Migration im salzwasserführenden Dogger-Aquifer* in Frankreich, nach der Injektion von 150.000 Tonnen über 4 Jahre. Links ist das überkritische* CO2 und rechts das in Salzwasser aufgelöste CO2 abgebildet, von oben nach unten 4, 100 und 2000 Jahre nach Beginn der Injektion. Die Simulation basiert auf Felddaten und Experimenten.
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Geologische CO2-Speicherung – was ist das eigentlich?
Kann CO2 aus dem Reservoir entweichen und wenn ja, was wären die Folgen? Ein Vergleich mit natürlichen CO2-Lagerstätten zeigt, dass für sorgfältig ausgewählte Speicherstandorte keine Undichtigkeiten (Leckagen) zu erwarten sind. Natürliche CO2Vorkommen helfen uns, die Bedingungen zu verstehen, unter denen das Gas zurückgehalten oder freigesetzt wird. Darüber hinaus zeigen uns undichte natürliche Standorte, was die möglichen Auswirkungen von ausströmendem CO2 sein könnten. Leckagewege Generell sind potenzielle Leckagewege entweder anthropogenen (Bohrungen) oder natürlichen Ursprungs (Kluftsysteme und Störungen*). Sowohl aktive als auch stillgelegte Bohrungen können Migrationswege sein, weil sie erstens eine direkte Verbindung zwischen der Erdoberfläche und dem Speicher darstellen und zweitens künstliche Materialien enthalten (Verrohrung und Zementierung), die langfristig korrodieren können (Abb. 1).Es gibt verschiedene Verfahren, eine Bohrung abzuteufen und neue Bohrungen sind generell sicherer als alte. Es wird aber erwartet, dass das von Bohrungen ausgehende Risiko gering ist, weil sie mit Hilfe sensibler geochemischer und geophysikalischer Methoden sehr effektiv überwacht werden können und es vielfältige Erfahrungen (aus der Erdöl/Erdgasindustrie) für gegebenenfalls erforderliche Abhilfemaßnahmen bei der Beseitigung von Problemen gibt. Fließpfade entlang natürlicher Klüfte und Störungen*, die im Barrieregestein* oder Deckgebirge* existieren könnten, sind komplexer, weil es sich um ungleichmäßige Flächen mit variabler Permeabilität* handelt. Mit einem guten wissenschaftlichen und technischen Verständnis von dichten und undichten natürlichen Systemen können wir CO2-Speicherprojekte entwerfen, die CO2 und Methan
Was man von natürlichen CO2-Lagerstätten lernen kann Natürliche Systeme (sogenannte Analoga) sind sehr wertvolle Informationsquellen, die unser Verständnis über das unterirdische Fließverhalten von Gas und über den Austausch von Gasen zwischen der Erde und der Atmosphäre verbessern. Die Haupterkenntnisse aus der Untersuchung zahlreicher dichter und undichter natürlicher Analoga* sind: • Unter günstigen geologischen Bedingungen kann natürlich entstandenes Gas für Hunderttausende bis Millionen von Jahren an Ort und Stelle gehalten werden. • Isolierte Gaslagerstätten gibt es sogar unter denkbar ungünstigsten geologischen Rahmenbedingungen (vulkanische Gebiete). • Die Migration einer größeren Menge von Gas erfordert Auftrieb oder Advektion (d.h. druckgetriebener Fluss), weil Diffusion ein sehr langsamer Prozess ist. • Damit es zur Advektion kommt, muss der Speicherdruck (im Porenraum) nahe dem lithostatischen Druck* sein, um Klüfte und Störungen* offen zu halten oder neu zu bilden. • Natürliche Gasaustrittsstellen finden sich fast ausschließlich entlang aktiver Störungen* in vulkanischen oder tektonisch aktiven Regionen. • Erhebliche Entgasungen treten nur selten auf und konzentrieren sich auf stark gestörte vulkanische und geothermale Regionen, wo natürliches CO2 kontinuierlich produziert wird. • Gasaustritte an der Erdoberfläche haben meist eine geringe Ausdehnung und haben einen begrenzten räumlichen Einfluss auf ihre Umwelt. Daher muss eine Kombination spezifischer Bedingungen zusammenkommen, bevor es zu einer Leckage kommen kann. Dementsprechend unwahrscheinlich ist es, dass ein gut ausgewählter und sorgfältig errichteter CO2Speicher undicht wird. Obwohl das Leckagepotenzial gering ist, müssen die damit zusammenhängenden Prozesse und Auswirkungen vollständig verstanden werden, um Standorte mit höchstmöglicher Sicherheit für die CO2-Speicherung auszuwählen und zu betreiben.
© Nordbotten et al. 2005
Abbildung 1 Mögliche Leckagewege für CO2 in einer Bohrung über Fugen (a, b, f) oder durch alteriertes Material (c, d, e).
genau wie natürliche Lagerstätten für Tausende bis Millionen von Jahren sicher eingeschlossen haben.
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© Sapienza URS
Auswirkungen auf den Menschen
• Vegetation – Obwohl erhöhte CO2-Gaskonzentrationen im Boden (bis etwa 30%) Fruchtbarkeit und Wachstum von Pflanzen sogar begünstigen können, können über diesem Schwellenwert liegende Werte für einige – jedoch nicht alle – Pflanzen tödlich sein. Dieser Effekt ist aber auf die unmittelbare Umgebung um den Austrittsort beschränkt. In wenigen Metern Entfernung bleibt die Vegetation gesund (Abb. 2).
Wir atmen ständig CO2 ein. CO2 ist nur in stark erhöhten Konzentrationen gefährlich für den Menschen. Konzentrationen von etwa 5% verursachen Kopfschmerzen, Schwindelgefühl und Übelkeit. Darüber hinausgehende Konzentrationen können bei zu langer Exposition zu Bewusstlosigkeit und Tod führen. Wenn das CO2 im Freien ausströmt, wird es jedoch schnell in der Luft verdünnt, auch bei nur schwachem Wind. Ein mögliches Risiko für die Bevölkerung ist somit auf Leckagen in geschlossenen Räumen oder in topographischen Senken beschränkt, wo sich CO2, das dichter ist als Luft, am Boden anreichern kann. Die Kenntnis der Eigenschaften von natürlichen Gasaustritten ist hilfreich bei der Gefahrenprävention und beim Gefahrenmanagement. Tatsächlich leben viele Menschen in Gegenden mit natürlichen CO2Austritten. In Ciampino, in der Nähe von Rom, gibt es Häuser in nur 30 m Entfernung von Gasaustrittsstellen, an denen täglich etwa 7 Tonnen CO2 in die Atmosphäre strömen und die CO2-Konzentration im Boden 90% erreicht. Die Bewohner schützen sich durch einfache Vorsichtsmaßnahmen – wie etwa die Häuser immer gut zu lüften und nicht im Keller zu schlafen.
• Grundwasserqualität – Die chemische Zusammensetzung des Grundwassers könnte sich verändern, da das Wasser saurer wird und möglicherweise Stoffe aus den Gesteinen und Mineralen des Aquifers* löst. Sollte CO2 in einen Süßwasseraquifer eindringen, wären die Auswirkungen lokal begrenzt. Diese sind Gegenstand laufender Forschungsaktivitäten. In Europa sind viele Grundwässer mit natürlichem CO2 angereichert und werden in Flaschen abgefüllt als Mineralwasser verkauft. • Gesteinsintegrität – Die Ansäuerung des Grundwassers kann zu Lösungsprozessen im Gestein bis hin zur Bildung von Karstschloten führen. Allerdings tritt dies nur unter sehr spezifischen geologischen und hydrogeologischen Bedingungen auf (tektonisch aktives Gebiet, Aquifere* mit hoher Durchflussgeschwindigkeit, karbonatreiche Mineralogie). Solche Bereiche werden bei der Auswahl von Speicherstandorten aber von vornherein vermieden.
Auswirkungen auf die Umwelt Die möglichen Auswirkungen auf Ökosysteme variieren, je nachdem, ob sich der Speicherstandort an Land oder unter dem Meer befindet. In marinen Ökosystemen wäre der Haupteffekt eines CO2-Austritts die lokale Absenkung des pH-Werts und die damit zusammenhängenden Auswirkungen auf Lebewesen, die am Meeresboden leben und sich nicht wegbewegen können. Allerdings ist die Wirkung einer CO2-Austrittstelle räumlich begrenzt und das Ökosystem erholt sich nach Versiegen des CO2 schnell wieder. Bei den Ökosystemen an Land kann die Auswirkung im Wesentlichen wie folgt zusammengefasst werden:
Da die Auswirkungen einer angenommenen CO2Leckage vom jeweiligen Standort abhängen, können wir nur mit der genauen Kenntnis der dort vorherrschenden geologischen und strukturellen Rahmenbedingungen Gasverhalten und Migrationswege vorhersagen und mögliche Auswirkungen auf Mensch und Ökosystem bewerten bzw. verhindern.
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Geologische CO2-Speicherung – was ist das eigentlich?
Abbildung 2 Auswirkungen einer CO2-Leckage auf die Vegetation bei hohem (links) und niedrigem (rechts) Gasfluss. Die Auswirkungen sind auf die unmittelbare Umgebung der CO2Austrittsstelle begrenzt.
Wie können wir die Speicher überwachen – an der Oberfläche, aber auch in der Tiefe? Alle CO2 Speicherstätten müssen aus betrieblichen, sicherheitstechnischen, umwelttechnischen, gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Gründen überwacht werden. Eine Überwachungsstrategie muss definieren, was genau überwacht werden und wie dies erfolgen soll. Wozu brauchen wir eine Überwachung?
Vor der Injektion (1994)
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Was genau wird überwacht?
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Die Überwachung kann verschiedene Bereiche und Prozesse des Speicherstandorts zum Ziel haben, zum Beispiel: • Ausbreitung der CO2-Fahne*. Die Ausbreitung des 2,35 Mt CO2 (1999)
4,36 Mt CO2 (2001)
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© StatoilHydro
Abbildung 1 Seismische Überwachung der CO2-Fahne* im Sleipner Pilot-Projekt. Links: vor der Injektion („Baseline“), die 1996 begann; Mitte: 3 Jahre nach Beginn der Injektion (1999); rechts: 5 Jahre nach Beginn der Injektion (2001).
Erst die Überwachung der Speicherstätte stellt sicher, dass das Hauptziel der geologischen Speicherung von CO2 erreicht wird: die langfristige Isolierung des anthropogen erzeugten CO2 von der Atmosphäre. Es gibt zahlreiche weitere Gründe für die Überwachung von Speicherstätten: • Betriebliche Gründe: zur Kontrolle und Optimierung des Injektionsprozesses. • Sicherheits- und Umweltschutzgründe: zum Schutze von Mensch, Tier und Ökosystem in der Nähe der Speicherstätte sowie die Erreichung der Klimaschutzziele. • Gesellschaftliche Gründe: zur Schaffung von Transparenz über die Sicherheit eines Speicherbetriebs. • Finanzielle Gründe: zur Überprüfung der tatsächlich gespeicherten CO2-Mengen, um sie als „vermiedene Emissionen“ im Emissionshandelsprogramm der EU anrechnen lassen zu können. Sowohl der natürliche Gashaushalt der Umwelt (die sogenannte „baseline”) als auch das Verhalten des Speichers müssen laut der EU-Richtlinie RL 2009/31/EG über CCS*, die am 25. Juni 2009 in Kraft getreten ist, überwacht werden. Die Betreiber müssen demonstrieren, dass der Speicherbetrieb den Bestimmungen entspricht und auch in ferner Zukunft noch entsprechen wird. Die Überwachung reduziert Unsicherheiten beim prognostizierten Verhalten der Speicherstätte und sollte daher auch nachhaltig mit dem Sicherheitsmanagement verbunden sein.
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CO2 vom Injektionspunkt in den Speicher hinein muss nachvollzogen werden. Dazu stehen viele ausgereifte Methoden zur Verfügung, insbesondere die sogenannte 4D-Seismik, die bereits bei mehreren Demonstrations- und Pilotprojekten erfolgreich angewendet worden ist (Abb. 1). Durch die Überwachung der CO2-Fahne* lassen sich Prognosen zur weiteren Ausbreitung des CO2 kalibrieren und präzisieren. Integrität des Barrieregesteins*. Die Überwachung ist wichtig, um den sicheren Einschluss des CO2 im Speichergestein* zu überwachen und bei einer unerwarteten Aufwärtsbewegung des CO2 frühzeitig warnen zu können. Besonders während der Injektionsphase, wenn die Druckverhältnisse im Speicher vorübergehend erheblich erhöht sein können, muss vermehrt auf die Stabilität des Barrieregesteins* geachtet werden. Integrität der Bohrungen. Dies ist ein wichtiger Punkt, weil Bohrungen potenziell einen direkten Migrationspfad an die Erdoberfläche bieten können. CO2-Injektionsbohrungen oder alte, aufgegebene Bohrungen müssen während der Injektionsphase und darüber hinaus genau beobachtet werden, um ein unerwartetes Entweichen des CO2 zu verhindern. Darüber hinaus dient die Überwachung zur Überprüfung, ob alle Altbohrungen effektiv versiegelt worden sind. Geophysikalische und geochemische Überwachungsmethoden, die in der Kohlenwasserstoffindustrie seit langem Standard sind, können in oder über Bohrungen als Frühwarnsystem installiert werden. Deckgebirge*. Bei vielen Speicherstätten finden sich über dem Barrieregestein* weitere geologische Schichten mit günstigen Speicher- und Barriereeigenschaften. Diese können als Sicherheitsreserve dienen, falls die primäre Barriere wider Erwarten undicht wird (sog. Multibarrierenkonzept). Entsprechend sollten sie auch überwacht werden. Die Methoden sind die gleichen wie für den eigentlichen Speicher. Überwachung an der Erdoberfläche. Um sicherzustellen, dass das eingebrachte CO2 nicht an die Erdoberfläche gewandert ist, stehen eine Reihe geochemischer, biochemischer und FernerkundungsMethoden zur Verfügung. Mit diesen können Leckagen aufgespürt sowie die Verteilung des CO2 im Boden, in der Atmosphäre und im Meer festgestellt und überwacht werden (Abb. 2).
(Abb. 3), von denen viele in der Öl- und Gasindustrie gang und gäbe sind. Diese Techniken werden an die Spezifikationen von CO2 angepasst. Es wird auch an der Optimierung bestehender Methoden und der Entwicklung innovativer Techniken geforscht, um die Auflösung und Verlässlichkeit zu verbessern, Kosten zu reduzieren, den Betrieb zu automatisieren und die Wirksamkeit der Speicherung zu demonstrieren.
• Menge des gespeicherten CO2. Obwohl die Menge des eingebrachten CO2 leicht am Bohrloch gemessen werden kann, ist die Quantifizierung und Verifizierung im Reservoir technisch aufwändig. Im Falle einer Leckage muss die freigesetzte Menge quantifiziert werden, um in die nationale CO2-Bilanz und den Emissionshandel einkalkuliert werden zu können. • Bodenhebung. Der durch die CO2-Injektion erhöhte Reservoirdruck kann zu geringfügiger Hebung führen. Hier stehen Fernerkundungsmethoden (Aufnahmen aus Flugzeugen oder von Satelliten) zur Verfügung, mit denen selbst geringste Bodenveränderungen gemessen werden können. • Mikroseismizität*. In bestimmten Fällen kann die Injektion von CO2 dazu führen, dass die Wahrscheinlichkeit von Mikroseismizität* erhöht wird. Deshalb muss auch die Mikroseismizität* ständig überwacht werden.
Die Überwachungsstrategie standortspezifisch angepasst sein. Berücksichtigt werden müssen insbesondere die Speichergeometrie und –tiefe, die erwartete Ausbreitung der CO2-Fahne*, potenzielle Leckagewege, die Geologie des Deckgebirges*, das Injektionsschema sowie geographische Parameter wie Topographie, Bevölkerungsdichte, Infra-struktur und Ökosysteme. Sobald die geeignetsten Messmethoden und –orte ausgewählt worden sind, müssen vor Beginn des Speicherbetriebs „Baseline“-Messkampagnen als Referenz für Abweichungen von der Norm erstellt werden. Außerdem muss jedes Überwachungsprogramm flexibel genug sein, um sich im Laufe eines Speicherprojekts weiterentwickeln zu können. Eine solche Überwachungsstrategie bildet eine wesentliche Komponente für die Risikoanalyse und Überprüfung der Sicherheit und Leistungsfähigkeit eines Standorts. Zusammenfassend wissen wir, dass CO2-Speicherstätten bereits jetzt mit den vielen auf dem Markt oder in Entwicklung befindlichen Methoden überwacht werden können. Die Forschung ist derzeit dabei, nicht nur neue Werkzeuge (insbesondere für den Meeresboden) zu entwickeln, sondern auch die Überwachungsqualität zu optimieren und die Kosten zu reduzieren.
Wie wird überwacht? Bei bestehenden Demonstrations- und Forschungsprojekten ist bereits eine breite Palette von Überwachungsmethoden zum Einsatz gekommen. Dazu gehören direkte Methoden, die das CO2 selbst überwachen, und indirekte, die seine Auswirkungen auf Gestein, Flüssigkeiten und die Umwelt messen. Zu den direkten Methoden gehört die Analyse von Flüssigkeiten aus Bohrungen oder die Messung von Gaskonzentrationen im Boden und der Atmosphäre. Zu den indirekten Methoden gehören geophysikalische Messungen (Seismik), die Überwachung des Drucks in Bohrungen oder Messungen des pH-Werts im Grundwasser. Eine Überwachung ist immer erforderlich, egal ob sich der Speicherort unter dem Meer oder an Land befindet. Die Wahl geeigneter Überwachungsmethoden hängt von den technischen und geologischen Eigenschaften der Speicherstätte und den Zielen der Überwachung ab. Es steht eine breite Palette von Methoden zur Verfügung
© CO2GeoNet
Überwachungsstrategie
Abbildung 2 Überwachungsboje mit Sonnenkollektoren zur Stromversorgung, Schwimmkörpern und einer Vorrichtung zur Entnahme von Gasproben am Meeresboden.
© CO2GeoNet
Abbildung 3 Kleine Auswahl verfügbarer Überwachungsmethoden für CO2-Speicher und ihre Umgebung.
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Geologische CO2-Speicherung – was ist das eigentlich?
Welche Sicherheitskriterien müssen auferlegt und eingehalten werden? Um Sicherheit und Effektivität der CO2-Speicherung sicherzustellen, müssen von den Aufsichtsbehörden Auflagen für den Betrieb vorgeschrieben und von den Betreibern eingehalten werden. Obwohl die CO2-Speicherung inzwischen allgemein als möglicher Baustein zur Milderung des Klimawandels akzeptiert wird, müssen Sicherheitskriterien im Hinblick auf die menschliche Gesundheit und die lokale Umwelt erst noch aufgestellt werden. Erst dann kann die Technik im industriellen Maßstab eingesetzt werden. Diese Kriterien können als Anforderungen definiert werden, die den Betreibern von den Aufsichtsbehörden auferlegt werden, um sicherzustellen, dass auch auf lange Sicht keine Auswirkungen auf Gesundheit, Sicherheit und Umwelt (einschließlich der Grundwasserressourcen) zu erwarten sind. Das zentrale Thema bei der geologischen Speicherung von CO2 ist ihre Dauerhaftigkeit. Leckagen werden daher eigentlich nicht erwartet. Trotzdem oder vielleicht gerade deshalb müssen Risiken eingeschätzt und die Frage ‘was wäre wenn?’ vom Betreiber beantwortet werden. Nach den Studien des Weltklimarates IPCC* muss das eingebrachte CO2 mindestens 1000 Jahre lang im Untergrund bleiben, damit sich die atmosphärische CO2Konzentration stabilisieren oder sogar verringern kann. Dies geschieht durch natürlichen Austausch mit dem Wasser der Ozeane, wodurch der Anstieg der Oberflächentemperatur und die globale Erwärmung minimiert werden. Allerdings müssen die lokalen Auswirkungen eines CO2-Speichers auf einer Zeitskala eingeschätzt werden, die von einigen Tagen bis hin zu Tausenden von Jahren reicht. Jedes Speicherprojekt durchläuft im Laufe seiner Lebenszeit mehrere Stadien (Abb. 1). Während all dieser Abbildung 1 Stadien wird die Sicherheit gewährleistet durch: Die verschiedenen • sorgfältige Charakterisierung und Auswahl von Stadien eines Speicherprojekts. Standorten; • Sicherheitsanalysen; • den korrekten Betrieb; Hauptstadien eines • einen geeigneten ÜberSpeicherprojekts wachungsplan; ~ t0 + 1 Jahre t0 Standortwahl • einen geeigneten Sanierungsplan. Standort~ t0 + 3 Jahre Die damit zusammenhängencharakterisierung den Ziele sind: Speicherdesign • Dichtigkeit des Speichers; ~ t0 + 5 Jahre und– konstruktion • Bohrlochsicherheit; • Bewahrung der Speicher~ t0 + 40 Jahre Injektionsbetrieb eigenschaften (einschließlich ~ t0 + 45 Jahre Verschluss der Porosität*, Permeabilität* und Injektivität*); … Langzeitspeicherung • Erhalt der Undurchlässigkeit des Barrieregesteins*; Wissen über den Standort • Berücksichtigung der ZusamVertrauen in die Langzeitprognosen mensetzung des CO2-Stroms
und damit Vermeidung von ungünstigen Wechselwirkungen mit der Bohrung, dem Speichergestein*, dem Barrieregestein* und – im Fall einer Leckage – mit dem darüber liegenden Grundwasser.
Sicherheitskriterien für ein Projekt
Zeit
Vor der Aufnahme jeglicher Arbeiten muss die Sicherheit nachgewiesen werden. Bei der Auswahl des Standorts müssen folgende Komponenten überprüft werden: • Speichergestein* und Barrieregestein*; • das Deckgebirge* und hier insbesondere diejenigen undurchlässigen Schichten, die als Sekundärbarriere dienen könnten; • Geologische Störungen* oder Bohrungen, die als potenzielle Migrationspfade an die Oberfläche dienen könnten; • Trinkwasser führende Schichten; • Besiedlungsdichte und Umweltschutzaspekte an der Erdoberfläche. Zur Bewertung der Geologie und Geometrie des Speicherstandorts werden Methoden der Öl- und Gasexploration eingesetzt. Die Ausbreitung des CO2, geochemische Wechselwirkungen und geomechanische Effekte können mit numerischen Simulationen langfristig prognostiziert werden. Auch die Parameter für eine effiziente Injektion können so ermittelt werden. Dementsprechend kann nach einer sorgfältigen Charakterisierung des Standorts ein sicheres, ‚normales’ Speicherverhalten definiert werden, bei dem wir davon ausgehen, dass das CO2 im Speicher verbleiben wird. Eine Risikobewertung muss auch Abweichungen und weniger wahrscheinliche Szenarien bedenken, einschließlich unerwarteter Vorfälle. Insbesondere müssen potenzielle Leckagewege und ihre Auswirkungen vorausschauend bedacht werden (Abb. 2). Jedes Leckage-Szenario sollte durch Experten analysiert und soweit möglich - numerisch modelliert werden, um die Wahrscheinlichkeit des Auftretens und den Schweregrad der Konsequenzen zu bewerten. Beispielsweise sollte die Entwicklung der CO2-Fahne* sorgfältig kartiert werden, um mögliche Verbindungswege zu geologischen Störungen* frühzeitig zu identifizieren. Im Rahmen der Risikobewertung sollte die relative Bedeutung verschiedener Eingangsparameter und ihrer Unsicherheiten sorgfältig abgeschätzt werden. Die potenziellen Auswirkungen des CO2 auf Mensch und Umwelt sollten durch Verträglichkeitsstudien geprüft werden, was in jedem Genehmigungsverfahren für industrielle Anlagen Standard ist. Bei diesem Verfahren 16
CO2-Leckageszenarien
Abbildung 2 Beispiele potenzieller Leckage-Szenarien. a
Undichtigkeit des Barrieregesteins
b
Undichtigkeit entlang geologischer - 900 m Störungen
c a
- 1 700 m
c
Undichtigkeit entlang von Altbohrungen
b
- 2 200 m
©
Kraftwerk mit CO2-Abscheidung
CO2-Injektionsbohrung
AufgegebeneErdölförderbohrung
Überwachungsbohrung
Trinkwassergewinnung
Geologische Störung
GM BR
Zu schützender SüßwasserAquifer Barrieregestein Salinarer Aquifer (Speichergestein)
CO2 -Fahne im Speichergestein
kritischen Druck zur Bruchbildung im Barrieregestein* nicht überschreiten; • das injizierte Volumen, zum Abgleich mit den Modellprognosen; • die Zusammensetzung des CO2-Stroms; • die Integrität der Injektionsbohrung(en) und aller anderen Bohrungen innerhalb und in der Nähe der CO2-Fahne*; • die Ausbreitung der CO2-Fahne*; • die Geländestabilität. Während der Injektion muss das tatsächliche Verhalten des eingebrachten CO2 wiederholt mit den Prognosen verglichen werden. Dadurch wird das Wissen über den Standort kontinuierlich verbessert. Wenn ein unerwartetes Verhalten entdeckt wird, sollten die Überwachungsprogramme aktualisiert und ggf. Korrekturmaßnahmen ergriffen werden. Wird eine Leckage vermutet, können geeignete Überwachungsmethoden auf einen bestimmten Bereich des Speicherstandorts, vom Reservoir bis zur Oberfläche, fokussiert werden. Diese würden den Aufstieg von CO2 und eventuelle negativen Auswirkungen auf Grundwasser, Mensch und Umwelt entdecken. Nach Abschluss der Injektion beginnt die Verschlussphase: Bohrungen müssen ordnungsgemäß verschlossen und stillgelegt, das Modellierungs- und Überwachungsprogramm aktualisiert und ggf. Korrekturmaßnahmen in Angriff genommen werden. Sobald das Risiko als ausreichend niedrig betrachtet wird, kann die Haftung für die Lagerung auf die nationalen Behörden übertragen und der Überwachungsplan minimiert oder später eingestellt werden. Die europäische CCS*-Richtlinie 2009/31/EG schafft einen rechtlichen Rahmen für die Abscheidung und geologische Speicherung von CO2 und stellt sicher, dass CCS* einen realisierbaren Weg für den Klimaschutz darstellt, der sicher und verantwortlich begangen werden kann. Zusammenfassend sind Sicherheitskriterien für den erfolgreichen industriellen Einsatz der CO2-Lagerung wesentlich. Sie müssen an jeden einzelnen Speicherstandort angepasst werden. Die Sicherheitskriterien sind für die öffentliche Akzeptanz besonders wichtig und spielen eine wesentliche Rolle im Genehmigungsverfahren, bei dem die Aufsichtsbehörden über die Sicherheitsanforderungen entscheiden müssen.
werden sowohl normale als auch Leckage-Szenarien durchgespielt, um jegliche Risiken im Zusammenhang mit der Anlage abzuschätzen. Kurz- und langfristige Überwachungsprogramme sollten entsprechend der Verträglichkeitsanalyse erstellt werden, um die im Rahmen der verschiedenen Szenarien festgelegten Parameter zu kontrollieren. Hauptziele sind die Darstellung der CO2-Ausbreitung, die Überprüfung der Integrität von Bohrungen und Barrieregestein*, das Aufspüren von Leckagen und die Beurteilung der Grundwasserqualität. Der Abhilfe- und Schadenminderungsplan ist die letzte Komponente der Sicherheitsanalyse und enthält eine Liste von Korrektivmaßnahmen für den Fall einer Leckage oder unnormalen Verhaltens. Er berücksichtigt die Integrität des Barrieregesteins* und der Bohrungen, sowohl während als auch nach der Injektion, und beinhaltet auch extreme Abhilfemaßnahmen wie das Leerpumpen eines Speichers (Rückholbarkeit). Hierzu ist ausführliches Know-how aus den Standardmethoden der Erdöl- und Erdgasindustrie vorhanden, wie Bohrungsreparaturen, Reduzierung des Injektionsdrucks, partielle oder vollständige Gasrückförderung, Wasserförderung zur Druckreduzierung, Gasförderung aus oberflächennahen Horizonten usw.
Sicherheitskriterien während und nach der Betriebsphase Das Hauptaugenmerk für die Sicherheit eines Speichers liegt auf der Betriebsphase. Nachdem die Injektion beendet ist, macht der Druckabfall den Speicherstandort sicherer. Das Vertrauen darauf, dass CO2 sicher eingebracht und gelagert werden kann, beruht auf der bereits vorhandenen Erfahrung der Industrie. CO2 ist ein alltägliches Produkt, das in diversen Industriezweigen verwendet wird, so dass die Handhabung dieser Substanz keine neuen Probleme aufwirft. Die Arbeitsprozesse und ihre Steuerung beruhen in erster Linie auf dem Know-how der Erdöl- und Erdgasindustrie, insbesondere der saisonalen Speicherung von Erdgas und den Methoden zur Ausbeutesteigerung bei der Ölförderung (EOR*). Die Hauptparameter, die gesteuert werden müssen, sind: • der Injektionsdruck und die Flussrate – ersterer darf den 17
Geologische CO2-Speicherung – was ist das eigentlich?
Glossar Aquifer: durchlässige (poröse und permeable) Gesteinsformation, die Wasser enthält. Oberflächennahe Aquifere enthalten Süßwasser, das für die Trinkwassergewinnung verwendet wird. Die tiefer liegenden Schichten sind mit Sole* gefüllt, die für den menschlichen Verzehr ungeeignet ist. Solche Aquifere werden als salinare Aquifere bezeichnet. Barrieregestein: undurchlässige Gesteinsschichten über einem Speichergestein*, die als Barriere gegen Flüssigkeitsund Gasbewegungen dienen. CCS: international gebräuchliche Abkürzung für CO2Abscheidung und -Speicherung (CO2 Capture and Storage). CO2-Fahne: räumliche Verbreitung der freien CO2-Phase im Gestein. CSLF: Abkürzung für Carbon Sequestration Leadership Forum. Das CSLF ist eine internationale Initiative zum Klimaschutz, die ihren Schwerpunkt in der Entwicklung kosteneffektiver Technologien zu Abscheidung, Transport und langfristiger Lagerung von Kohlendioxid hat. Deckgebirge: die geologischen Gesteinsschichten zwischen dem Barrieregestein* und der Erdoberfläche bzw. dem Meeresboden. Enhanced Oil Recovery (EOR): Methode zur Ausbeutesteigerung bei der Erdölproduktion: durch Injektion von Flüssigkeiten oder Gasen (z.B. Heißdampf oder CO2) in die Lagerstätte wird zusätzliches Öl mobilisiert. Geocapacity: ein (abgeschlossenes) europäisches Forschungsprojekt zur Einschätzung der geologischen Speicherkapazität für anthropogene CO2-Emissionen in Europa. GESTCO: ein (abgeschlossenes) europäisches Forschungsprojekt zur Einschätzung der geologischen Speichermöglichkeiten für CO2 in 8 Ländern (Norwegen, Dänemark, Großbritannien, Belgien, Niederlande, Deutschland, Frankreich und Griechenland). IEA-GHG: Das F&E-Programm zu Treibhausgasen der Internationalen Energieagentur. Ziel ist die Bewertung von Technologien zur Reduzierung der Treibhausgasemission, die Verbreitung der Ergebnisse dieser Studien und die Benennung von Zielen für Forschung, Entwicklung und Demonstration und die Förderung der entsprechenden Arbeiten. Injektivität: beschreibt, wie gut eine Flüssigkeit oder Gas (wie CO2) in eine geologische Formation eingebracht werden kann. Sie wird definiert als die Injektionsrate geteilt durch die Druckdifferenz zwischen Bohrung und Formation am Injektionspunkt. IPCC: Abkürzung für Intergovernmental Panel on Climate
Change (Weltklimarat). Diese Organisation wurde 1988 von der WMO (Weltorganisation für Meteorologie) und dem UNEP (Umweltprogramm der Vereinten Nationen) gegründet, um die für das Verständnis des Klimawandels und seiner Auswirkungen relevanten wissenschaftlichen, technischen und sozioökonomischen Informationen zu beurteilen. Das IPCC und Al Gore erhielten 2007 den Friedensnobelpreis. Lithostatischer Druck: Umgebungsdruck, der auf ein Gestein in der Tiefe wirkt. Der lithostatische Druck wird von der überlagernden Gesteinssäule ausgeübt und nimmt mit der Tiefe zu. Mikroseismizität: leichtes Zittern oder Vibration in der Erdkruste, welches durch verschiedene natürliche oder künstliche Auslöser verursacht werden kann. Natürliches Analog: natürliche CO2-Anreicherung oder Lagerstätte, deren Untersuchung unser Verständnis der langfristigen Entwicklung von CO2 in tiefen geologischen Systemen verbessert. Es gibt sowohl dichte als auch undichte natürliche CO2-Lagerstätten. Permeabilität: Fähigkeit von porösen Gesteinen zur Durchleitung einer Flüssigkeit; sie ist ein Maß dafür, wie leicht Flüssigkeit unter einem Druckgradienten fließt. pH: Maß für den Säuregrad einer Lösung. Porosität: Anteil des Porenraums am Gesamtvolumen eines Gesteins in Prozent. Der Porenraum eines Gesteins ist mit verschiedenen Flüssigkeiten oder Gasen gefüllt – normalerweise Wasser. Aber auch Öl, Erdgas oder natürlich gebildetes CO2 können in den Gesteinsporen vorhanden sein. Sedimentbecken: Senke, in der über geologische Zeiträume Sedimentgesteine in Schichten übereinander abgelagert werden. Die bekanntesten Sedimentgesteine sind Tonstein, Sandstein, Kalkstein, Mergel, Gips und Steinsalz. Sole: sehr salziges Wasser, d.h. mit einer hohen Konzentration an gelösten Salzen. Speichergestein: Gesteinsformation, die ausreichend porös und permeabel ist, um CO2 aufzunehmen und zu lagern. Sandstein und Kalkstein sind die am häufigsten vorkommenden Speichergesteine. Störung: Eine Zone im Gestein, entlang derer Scherbewegungen den ursprünglichen Gesteinsverband durchtrennt und versetzt haben. Überkritisch: Phasenzustand oberhalb von bestimmten Drücken und Temperaturen (CO2: 7,38 MPa und 31,03°C), der weder flüssig noch gasförmig ist. Überkritisches CO2 verhält sich wie ein Gas, hat aber eine Dichte wie eine Flüssigkeit.
Weiterführende Informationen: CCS-Sonderbericht des Weltklimarats IPCC: http://www.ipcc.ch/pdf/special-reports/srccs/srccs_wholereport.pdf CCS-Webseite der Europäischen Kommission: http://ec.europa.eu/environment/climat/ccs/ Europäische CCS-Richtlinie: http://ec.europa.eu/environment/climat/ccs/eccp1_en.htm ETS-System: http://ec.europa.eu/environment/climat/emission.htm Webseite der IEA GHG über Überwachungsmethoden: http://www.co2captureandstorage.info/co2tool_v2.1beta/introduction.html 18
Was CO2GeoNet für Sie tun kann CO2GeoNet ist ein Europäisches Exzellenznetzwerk, das unabhängige wissenschaftliche Informationen über die Sicherheit und Effizienz der geologischen CO2-Speicherung bereitstellt. Der Verbund umfasst mehr als 150 Wissenschaftler an 13 öffentlichen Forschungsinstituten, die in allen Aspekten der Forschung zur geologischen CO2-Speicherung international hoch angesehen sind. Das Netzwerk wurde von der Europäischen Kommission im Rahmen des 6. Rahmenprogramms gefördert. Diese Institute sind an CO2GeoNet beteiligt: BGR , BGS , BRGM , GEUS , Heriot Watt University , IFP , Imperial College , NIVA , OGS , IRIS , SINTEF , TNO , Sapienza Universität in Rom .
Aktivitäten des Netzwerks Speicherung als praktikablen Beitrag zum Klimaschutz zu verbessern, hat CO2GeoNet die grundlegende Frage „Was bedeutet eigentlich geologische Speicherung von CO2?” in Angriff genommen. Ein Gremium exzellenter CO2GeoNet-Wissenschaftler hat Antworten auf sechs Fragen zu diesem Thema erarbeitet, die auf dem neusten Stand der Technik sind. Sie basieren auf zehn Jahren europäischer Forschung und den praktischen Erfahrungen bei weltweiten Demonstrationsprojekten. Mit der vorliegenden Broschüre sollen einem breiten Publikum klare und unpar teiische wissenschaftliche Informationen zugänglich gemacht und der Dialog über die geologische CO2-Speicherung gefördert werden. Die englische Originalausgabe wurde beim ersten Schulungs- und Dialogworkshop des Netzwerks präsentiert, der am 3. Oktober 2007 in Paris stattfand. Die Teilnehmer des Workshops waren Vertreter von Interessenverbänden und Industrie, Ingenieure und Wissenschaftlicher, politische Entscheidungsträger, Journalisten, NROs, Soziologen, Lehrer und Studierende – insgesamt 170 Menschen aus 21 verschiedenen Ländern. Der Workshop gab ihnen die Möglichkeit, Standpunkte zu diskutieren und das Wissen über die geologische CO2-Speicherung zu erweitern.
Die Forscher des Netzwerks arbeiten zusammen, um das Wissen über die geologische CO2-Speicherung kontinuierlich zu erweitern und die Werkzeuge für eine sichere Anwendung weiter zu verbessern. Sie sind in mehreren hochkarätigen Forschungsprojekten mit allen Aspekten dieses Themas befasst: Speichergestein*, Barrieregestein*, potenzielle Wege der CO2-Migration an die Oberfläche, mögliche Auswirkungen auf Menschen und lokale Ökosysteme im Falle einer Leckage sowie Öffentlichkeitsarbeit und Kommunikation. Die Stärke von CO2GeoNet liegt in seiner Fähigkeit, multidisziplinäre Teams von sehr er fahrenen Spezialisten zu bilden und dadurch die individuellen Facetten der geologischen Speicherung und ihre Wechselwirkungen untereinander und in einem übergeordneten System besser zu verstehen. Neben seinen Forschungsaktivitäten bietet CO2GeoNet außerdem: • Schulung und Förderung von Wissenschaftlern und Ingenieuren, die für die Umsetzung der Technologie gebraucht werden; • wissenschaftliche Beratung und Prüfung von Projektvorschlägen (geotechnische Qualität, Umweltschutz, Risikomanagement, Planungsund behördliche Fragen usw.); • unabhängige, neutrale Informationen auf der Grundlage eigener Forschungsergebnisse; • Dialog mit allen Akteuren und Betroffenen.
Wenn Sie weitere Informationen wünschen oder sich für eine ähnlich gestaltete Schulung über die geologische CO2-Speicherung interessieren, wenden Sie sich bitte an das Sekretariat von CO2GeoNet unter [email protected], oder besuchen Sie unsere Website unter www.co2geonet.eu.
Um die öffentliche Akzeptanz für die geologische CO219
Geologische CO2-Speicherung – was ist das eigentlich?
www.co2geonet.eu Sekretariat: [email protected]
BGS Natural Environment Research Council-British Geological Survey, BGR Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, BRGM Bureau de Recherches Géologiques et Minières, GEUS Geological Survey of Denmark and Greenland, HWU Heriot-Watt University, IFP, IMPERIAL Imperial College of Science, Technology and Medicine, NIVA Norwegian Institute for Water Research, OGS Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale, IRIS International Research Institute of Stavanger, SPR SINTEF Petroleumsforskning AS, TNO Netherlands Organisation for Applied Scientific Research, URS Sapienza University of Rome Dip. Scienze della Terra. ISBN : 978-2 -7159-2456-7
12/2009 - Grafische Konzeption: BL Communication
CO2GeoNet Das Europäische Exzellenznetzwerk für die geologische Speicherung von CO2