19. Juli 2013

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gegebenen Drücken und Temperaturen im überkritischen Zustand befindet und
damit eine hohe Dichte aufweist, ist es leichter als das die Poren des Gesteins füllen-
de salzhaltige Formationswasser und steigt auf Aus diesem Grund muss oberhalb der
Speicherformation eine gering durchlässige Schicht liegen, die für das CO2 eine
Migrationsbarriere darstellt (Caprock). Sollte die niederpermeable Schicht versagen,
kann das Kohlendioxid diese passieren und bis in geringere Tiefen aufsteigen. Dort
wird es aufgrund abnehmender Druck- und Temperaturverhältnisse möglicherweise
in den flüssigen, schließlich jedoch in den gasförmigen Zustand übergehen. Die
damit verbundene Volumenzunahme (Dichteabnahme) führt zu einer erhöhten Auf-
stiegsgeschwindigkeit und letztlich zum Erreichen der Erdoberfläche und damit der
Atmosphäre. Wenn eine intakte Migrationsbarriere den vertikalen CO2-Aufstieg
behindert, kommt es zu einer Ausbreitung des Kohlendioxids innerhalb der Spei-
cherformation. Verschiedene Speichermechanismen sorgen für einen langfristigen
Verbleib des Treibhausgases in der geologischen Schicht. Wichtig ist dabei zum Bei-
spiel die Unterscheidung zwischen der kurzfristigen Ausbreitung des Kohlendioxids
als eigene Phase und der langfristigen Lösung des CO2 im Formationswasser des
Speichergesteins.
Die numerische Simulation der komplexen Mehrphasenprozesse wurde
anhand mehrerer Prinzipbeispiele demonstriert. Die radialsymmetrische Ausbreitung
der CO2-reichen Phase in der Speicherformation und der Einfluss niederdurchlässi-
ger Schichten auf den Aufstieg des Kohlendioxids werden in einem Simulationsbei-
spiel untersucht. Der hier betrachtete Zeitrahmen bezieht sich auf die ungefähre
Dauer der CO2-Injektion in die Formation, d.h. auf eine Dauer von Monaten bis
Jahren. Ein anderes Beispiel bezieht sich auf die langfristige Speicherung des CO2 im
Untergrund: wenige Jahre nach dem Ende der Injektion in die Formation kommt
die Bewegung der kohlendioxidreichen Phase an den meisten Stellen des Reservoirs
zum Stillstand. Das CO2 kann dann nur noch durch Lösung im Formationswasser
und Diffusion transportiert werden, so dass sich das Kohlendioxid als Phase langsam
auflöst. Da gelöstes CO2 die Dichte einer wässrigen Lösung erhöht, kommt es zu
einem Absinken des CO2-gesättigten Formationswassers. Dieses Absinken erfolgt in
Fingern, deren Bildung von mehreren Faktoren abhängen. So beeinflusst im Modell
auch die räumliche Diskretisierung des Problemgebietes die Bildung von Fingern
und damit das Absinken und den Auflösungsprozess des CO2 in Phase. Ein weiteres
Prinzipbeispiel verdeutlichte diese Abhängigkeit der Fingerbildung von der Diskre-
tisierung.
Zu Abschluss wurden mögliche Risiken ausführlich diskutiert.