Uni-Bayreuth

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Parametrisierungsbedarf für eine Raumordnung des geologischen Untergrundes

Frank Dethlefsen1, Sebastian Bauer1, Markus Ebert1, Andreas Dahmke1
1 Institut für Geowissenschaften, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

P 11.11 in Subsurface storage of heat, energy and carbon

 

Die „Energiewende“ erfordert die geologische Zwischenspeicherung von Energie in Form von produzierten Gasen (Druckluft, Methan, Wasserstoff) oder Wärme, da die Wind- und Solarenergieproduktion diskontinuierlich geschieht und sich nicht am zeitgleichen Verbrauch orientiert. Die Ausweitung dieser Untergrundnutzungen kann Konkurrenzen untereinander sowie mit anderen Formen der Untergrundnutzung provozieren. Eine unterirdische Raumplanung, die diese Nutzungskonkurrenzen berücksichtigt und die darüber hinaus eine Planungsgrundlage für eine möglichst effiziente und verträgliche Nutzung des Untergrundes darstellt, besteht hingegen nicht. Das übergeordnete Ziel ist daher, Methoden für die Erstellung einer Raumordnung des geologischen Untergrundes zu erarbeiten.

Neben einer Weiterentwicklung numerischer Modelle, die in der Lage sind hydraulische, chemische, mechanische und temperaturabhängige Prozesse zu koppeln, ist deren Parametrisierung ausschlaggebend für eine fundierte Prognose von Nutzungsauswirkungen und –konkurrenzen als Bestandteile einer unterirdischen Raumplanung. Die Parametrisierung umfasst die Kenntnis von repräsentativen Eigenschaften der Speicherhorizonte, aber auch der hangenden Formationen einschließlich oberflächennaher Schutzgüter. In diesem Zusammenhang ist zu klären, welche Daten zur Parametrisierung von Modellen und Prozessen benötigt werden, welche der benötigten Daten vorliegen und inwiefern diese Daten als repräsentativ angesehen werden können.

Im tiefen Untergrund sind beispielsweise in Bereichen von Erdöl- und Erdgaslagerstätten die hydraulischen Permeabilitäten aber auch hydro- oder geochemische Parameter vergleichsweise gut charakterisiert. Oberflächennah sind die hydrochemischen Grundwassereigenschaften, aber auch hydraulische Gradienten und Permeabilitäten, sowohl durch Wasserversorgungsunternehmen als auch durch die Nutzung staatlicher Überwachungsmessnetze, gut bekannt. Kenntnisdefizite bestehen beispielsweise bei Kapillardruck-Sättigungsbeziehungen, die essentiell zur Berechnung von Mehrphasenflüssen sind, und insbesondere oberflächennah mangelt es an Messwerten mineralogischer Parameter (z.B. Corg, Kalzit oder Pyrit). Die Beurteilung hinsichtlich der Repräsentativität der vorliegenden Daten erfolgt auf Basis von (geo)statistischen Auswertungen, wie die Berechnung von Korrelationslängen oder durch regionalisierte Häufigkeitsverteilungen geschehen.

Als Konsequenz der in dieser Arbeit durchgeführten kritischen Bewertung aktuell durchführbarer Parametrisierungen werden neue Ansätze zur Erkundung von Parametern abgeleitet. Der zeitliche Rahmen für die Schließung von aufgezeigten Parametrisierungslücken beeinflusst dabei maßgeblich die Weiterentwicklung der unterirdischen Raumplanung.

last modified 2013-11-08