Unterirdische geologische Reservoire

Ausbau | Nachnutzung | Monitoring (SAMUH2)

Projekt: Sichere und innovative Erschließungskonzepte für Ausbau, Nachnutzung und Monitoring von Untergrundspeichern für Wasserstoff (H₂).

Mit diesem Projekt wollen wir einen essentiellen Beitrag zu einer nachhaltigen Energiewende leisten! Vor dem Hintergrund der verstärkten Nutzung von Wasserstoff im Energiesystem wollen wir zu einer langfristigen, effizienten und sicheren Nutzung von (ehem.) Untertage-Gasspeichern beitragen.

Wir engagieren uns für sichere und innovative Erschließungskonzepte für den Ausbau und die Nachnutzung der Untergrundspeicher (UGS) und erforschen Modelle, Materialien, die Mikrobiologe sowie das Monitoring für Untertage-Wasserstoff-Speicher als Beitrag für eine sichere und nachhaltige Energieversorgung.

Wechselwirkungen (HyInteger)

Projekt: Untersuchungen zur Integrität von Bohrungen und technischen Materialien unter stark korrosiven Bedingungen in geologischen Wasserstoff-Untergrund-Reservoiren

Im Rahmen des Projektes werden die Wechselwirkungen zwischen den technischen Anlagenbauteilen eines Wasserstoffspeichers und den natürlichen unterirdischen Bestandteilen in Abhängigkeit von Druck, Salinität und Temperatur untersucht.

Dabei sollen chemisch-mineralogischen, mikrobiologischen und petrophysikalisch-geohydraulisch-geomechanischen Eigenschaften der Speicher- und Deckgesteine sowie die Stabilität und Dichtigkeit der technischen Anlagen Erkenntnisse zur Weiter- bzw. Neuentwickelung liefern. An unterirdische Prozesse beteiligte Mikroorganismen werden identifiziert und quantifiziert.

Sicherheit | Zyklische Belastung (SUBI)

Projekt: Sicherheit von Untergrundspeichern bei zyklischer Belastung-Funktionalität und Integrität von Speichern und Bohrungen

Ziel des Verbundprojekts SUBI ist es, die komplexen geomechanischen Vorgänge, welche die Zuverlässigkeit von Untertage-Gasspeichern (UGS) beeinflussen, skalenübergreifend und interdisziplinär zu untersuchen.

Dabei sollen die Auswirkungen zyklischer Beanspruchungen auf die technischen Installationen und die Gasspeicher im regionalen Stressfeld untersucht werden, um geeignete Betriebsweisen für UGS ableiten zu können.

SUBI untersucht die Integrität von Speicher- und Barriereformationen unter zyklischer Belastung in Bezug auf Spannungs-Verformungsbeziehungen im Übergang vom elastischen zum elastoplastischen Probenverhalten. Zusätzlich werden die Auswirkungen der Speichergase und diverser technischer Fluide oder Schmierstoffe auf die mikrobielle Biozönose und deren Relevanz für Korrosionsprozesse untersucht.

Ausfällungsinhibitoren (Eva-M)

Projekt: Einsatz von Ausfällungsinhibitoren im Molassebecken-Begleitendes Monitoring und Experimente in unterschiedlichen Skalen

Im Rahmen des Projekts wird der anaerobe Abbau universeller Scaling-Inhibitoren unter kontrollierten Bedingungen (Laborbedingungen) untersucht. Unter Verwendung chemischer und molekularbiologischer Methoden werden die Abbauprodukte sowie die daran beteiligten Mikroorganismen identifiziert und quantifiziert.

Im Forschungsvorhaben EvA-M sollen erstmalig Inhibitoren zur Vermeidung bzw. Verminderung von Ausfällungen in Geothermieanlagen des Bayerischen Molassebeckens eingesetzt werden.

Die Inhibitorzugabe in drei Anlagen im Molassebecken soll multidisziplinär durch enge Zusammenarbeit von Betreibern, Industrie und Forschungseinrichtungen begleitet und evaluiert werden.

Derzeit ist in einigen Geothermieanlagen auf Grund der Ausfällung von Carbonaten kein geregelter Betrieb zur Förderung von Thermalwasser mit Temperaturen von > 100 °C und Fördervolumina > 100 L/s möglich. Zur Vermeidung solcher Ausfällungen soll nun der Inhibitor NC47.1B im Rahmen eines Langzeitversuches in drei Anlagen unterhalb der Tauchkreiselpumpe injiziert und dessen Wirksamkeit und Verhalten evaluiert werden. Hierbei sollen wertvolle Informationen a) zur Wirksamkeit des Inhibitors im Anlagenmaßstab, b) zum Abbau des Inhibitors im Untergrund, c) zur Verbreitung des Inhibitors im Untergrund, d) zur Wechselwirkung des Inhibitors mit Reservoirgestein sowie e) zum mikrobiellen Abbau und dem Einfluss auf die Biozönose beim Einsatz des Inhibitors gewonnen werden.

Diese Erkenntnisse sind wichtig, um die Folgen eines Langzeiteinsatzes von Inhibitoren sowohl für die Anlagen als auch für das hydrogeologische Fließsystem des Malmaquifers zu bewerten.

Um diese Ziele zu erreichen, sind Versuche in unterschiedlichen Maßstäben und an verschiedenen Bypass- und Testsystemen sowie ein umfängliches technisches, hydrochemisches und mikrobiologisches Monitoring notwendig.

Dieses Projekt trägt wesentlich zur nachhaltigen Nutzung der tiefen Geothermie im Bayerischen Molassebecken bei. Die tiefe Geothermie stellt eine wichtige Komponente im Energiemix im Rahmen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes dar und muss im Zuge der Umsetzung von COP 21 zwingend ausgebaut werden, um die notwendige „Wärmewende“ zu realisieren. Dieses Ziel kann jedoch nur verfolgt werden, wenn die derzeit auftretenden Ausfällungsprobleme gelöst werden.

Vermeidung Karbonatausfällungen (Eva-M2)

Projekt: Anwendung von umweltfreundlichen Inhibitoren und CO2 zur Vermeidung von Karbonatausfällungen in der Tiefengeothermie des Bayerischen Molassebeckens

Die Bildung von Karbonatausfällungen im Thermalwasserkreislauf von Anlagen der Tiefengeothermie im Bayerischen Molassebecken kann durch die Zugabe von Inhibitoren oder CO2 vermieden werden.

Im Zuge dieses Projektes sollen nun zwei Verfahren im Anlagenmaßstab erprobt und miteinander verglichen werden.

In der Geothermieanlage Dürrnhaar sollen der Inhibitor NC47.1B sowie CO2 injiziert werden, um deren Wirksamkeit zur Vermeidung von Karbonatausfällungen unter quasi identischen Bedingungen zu vergleichen. Parallel dazu wird auch in Sauerlach CO2 ober- und untertägig injiziert und anschließend auch der Inhibitor getestet.

Im Rahmen des Teilvorhabens soll der Einfluss der Injektion von CO2 und organischen Scaling-Inhibitoren auf die Mikrobiologie und damit verbundene Korrosionsprozesse sowie die Vermeidung von Karbonatausfällungen erforscht werden. Hierzu wird deren Injektion ober- und untertägig in zwei Geothermieanlagen im Molassebecken wissenschaftlich begleitet (AP 2 – 5). Außerdem sollen unter Einsatz verschiedener Bypass-Systeme (AP 6) und mittels ergänzender Laborexperimente (AP 7) vergleichende Untersuchungen zur Effektivität und Betriebssicherheit der beiden Strategien zur Vermeidung von Ausfällungen durchgeführt werden. Weiterhin ist zu prüfen, ob es in den verschiedenen Anlagen zu einem signifikanten Wachstum von Biofilmen kommt und wie sich dies auf den Abbau des Inhibitors und die Korrosionsrate auswirkt (AP 8). Hier wird v. a. die Temperatur- und Druckabhängigkeit des mikrobiellen Abbaus genauer untersucht. Zudem werden standardisierte Untersuchungen zur Effektivität alternativer Inhibitoren und zu deren Abbaubarkeit durchgeführt (AP 9).

Auf Basis dieses umfangreichen Forschungsprogramms sollen Handlungsempfehlungen für einen sicheren und effizienten Anlagenbetrieb von Geothermieanlagen im Bayerischen Molassebecken abgeleitet werden.

Einfluss Biofilmbildung auf Korrosion und Scaling (BioKS)

Projekt: Einfluss der Biofilmbildung auf Korrosion und Scaling in geothermischen Anlagen - in-situ Monitoring und Test von Gegenmaßnahmen in Bypass-Systemen

Im Rahmen des Projektes werden der Einfluss der Temperatur auf die Biofilmbildung und die damit verbundene mikrobiell induzierte Korrosion sowie das daraus resultierende Scaling untersucht.

Mit Hilfe eines mobilen Bypass-Systems werden in-situ Untersuchungen von Werkstoffen mit unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften unter vielfältigen Bedingungen durchgeführt und ausgewertet. Mikroorganismen, die an korrosiven Prozessen beteiligt sind, werden identifiziert und quantifiziert.