Salzkavernen

Künstlich geschaffene Hohlr?ume im Salzgestein werden als Salzkavernen bezeichnet.Die typische Gr??e einer Gasspeicherkaverne kann von einigen 100.000 m³ bis zu einem Maximum von etwa 1.000.000 m³ variieren, wobei der Betriebsdruck mit zunehmender Tiefe steigt. So ergibt sich bei einer 1000 m tiefen Kaverne mit einem Volumen von 500.000 m³ ein Betriebsdruck von etwa 60 bis 180 bar. Bezogen auf Wasserstoff ergibt sich daraus eine Arbeitsgasmasse von 4900 t. In Gaskavernen wird heute haupts?chlich Erdgas gespeichert, aber auch reiner Wasserstoff kann dort gelagert werden. Wasserstoff wird bereits in drei kleinen Kavernen in Teesside, Gro?britannien, und in zwei gro?en Kavernen bei Houston, Texas, USA, gespeichert. Ver?ffentlichten Quellen zufolge k?nnten in Bezug auf die Dichtigkeit ?hnlich gute Ergebnisse erzielt werden wie bei Erdgaskavernen.

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Porenspeicher

Porenspeicher sind natürlich por?se Lagerst?tten, die durch nach oben hin gasdichte Gesteinsschichten dicht gehalten werden. Zur Erschlie?ung der Lagerst?tte werden mehrere Bohrungen abgeteuft, da es sich nicht um einen Hohlraum, sondern um ein System kleiner, miteinander verbundener Poren handelt. Dadurch werden die Flie?wege und der daraus resultierende Str?mungswiderstand bei der Ein- und Ausleitung des Gases verringert.

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Ausgef?rderte Gas- oder ?llagerst?tten

Bei entsprechender Eignung k?nnen gef?rderte Gas- oder ?lvorkommen in eine Gasspeicheranlage umgewandelt werden. Die Dichtheit wird durch die Tatsache belegt, dass die Kohlenwasserstoffe seit mehreren Jahren eingeschlossen sind und trotz ihrer geringeren Dichte nicht an die Oberfl?che gelangt sind. Au?erdem sind die Lagerst?tten und die darüber liegenden Gesteinsschichten bereits erkundet, so dass es m?glich ist, die vorhandenen Bohrungen für die Speicherung weiter zu nutzen, was weitere Vorteile bietet.

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Voraussetzungen für die Eignung einer ausgef?rderten Kohlenwasserstoff-Lagerst?tte als Gasspeicher:

• geeignete Tiefe, damit die Betriebsdrücke mit den Betriebsdrücken des Pipelinesystems vertr?glich sind.
• gute Porosit?t und die Durchl?ssigkeit für die Gasstr?mung (Permeabilit?t, um h?ufiges Befüllen und Entleeren zu erleichtern.

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Weitere Aspekte zur Nutzung als Wasserstoffspeicher:

• Wasserstoff kommt mit Restbest?nden unterschiedlicher Kohlenwasserstoffgase und -flüssigkeiten in Kontakt.
• Bei Verunreinigungen mit Kohlenwasserstoffen ergibt sich ein hoher Aufwand bei der Trennung, um reinen Wasserstoff zu gewinnen.
• Chemische Reaktionen des sehr reaktiven Wasserstoffs mit unterschiedlichen Mineralien sind m?glich. Daraus kann ein Verlust von Wasserstoff oder die Bildung von Reaktionsprodukten die Folge sein.
• Bakterien, die in den Lagerst?tten vorkommen, k?nnen ebenfalls mit Wasserstoff reagieren. Die Folgen k?nnen Verlust von Speichergas bzw. Beeintr?chtigung der Flie?eigenschaften sein.

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Aquiferformationen

Aquifer-Formationen sind von Natur aus por?se und durchl?ssige Ablagerungen, die früher mit Salzwasser gefüllt waren. Voraussetzung für die Nutzung als Gasspeicher ist eine Abdeckung aus einer undurchl?ssigen Gesteinsschicht, die zudem kuppelf?rmig ist. Um den Speicher mit Gas zu füllen, werden Bohrungen um die Formationsdecke herum abgeteuft.

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Der gro?e Nachteil von Aquifer-Formationen gegenüber ausgef?rderten Gas- oder ?llagerst?tten besteht darin, dass zu Beginn noch keine ausreichenden Daten über die geologischen Verh?ltnisse und die Dichtheit vorliegen, was zun?chst zu hohen Explorationskosten führt. Hinsichtlich der Nutzung als Wasserstoffspeicher sind die gleichen Aspekte zu berücksichtigen wie bei den gef?rderten Gas- oder ?lvorkommen, lediglich eine Kontamination durch Rückst?nde fossiler Kohlenwasserstoffe kann ausgeschlossen werden. Zudem ist die Gefahr von bakteriell indizierten Reaktionen wesentlich gr??er, da die Gas- und Wasserphase eine gro?e Kontaktfl?che haben.

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Felskavernen und aufgelassene Bergwerke

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Bergm?nnisch aufgefahrene Hohlr?ume (Felskavernen)

Flüssige Kohlenwasserstoffe werden bereits in gro?en, nicht ausgekleideten Felskavernen gelagert, die durch den Bergbau in Festgestein (z. B. Granit) entstanden sind. Da dieses Gestein nicht frei von Rissen ist, muss die Lagerst?tte weit unterhalb des Grundwasserspiegels liegen, damit geringe Mengen Grundwasser durch die Risse in das Reservoir flie?en k?nnen und so ein Entweichen des gasf?rmigen oder flüssigen Lagerguts verhindert wird. Das angesammelte Wasser kann bei Bedarf abgepumpt werden. Au?erdem sorgt die gro?e Tiefe dafür, dass die erforderlichen Betriebsdrücke erreicht werden, um Gase in dieser Form zu speichern.

Das Abteufen der Sch?chte und das Auffahren der Stollen für die sp?tere Einlagerung verursachen enorm hohe Kosten. Felskavernen k?nnen von innen mit gasdichtem Stahl ausgekleidet werden, so dass auch Felskavernen in geringerer Tiefe für die Speicherung von Gasen genutzt werden k?nnen.

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Aufgelassene Bergwerke

Verlassene Bergwerke sind Bergwerke, in denen der Bergbaubetrieb eingestellt wurde. Das bereits vorhandene und sehr gro?e Hohlraumvolumen bietet einen Vorteil, aber die Abdichtung ist ein gro?es Problem.

Zudem kann die Dichtheit erst nach hohen Investitionen in die Abdichtung der Sch?chte nachgewiesen werden. Daher wird diese Variante im Hinblick auf die Wasserstoffspeicherung als kritisch angesehen.

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Vergleich der Gasspeichertechnologien

Salzkavernen eignen sich am besten als zukünftige Wasserstoffspeicher mit sehr gro?en Kapazit?ten. Voraussetzung dafür ist, dass genügend Salzinformationen vorhanden sind und eine L?sung für die Entsorgung der gro?en Salzmengen bei der Produktion gefunden wird.

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Vorteile von Salzkavernen:

• Salzkavernen sind für Wasserstoff technisch dicht.
• Wasserstoff wird durch das Steinsalz nicht verunreinigt.
• Biochemische Reaktionen spielen aufgrund der geringeren Kontaktfl?che von Gas und Solen und des hohen Salzgehalt des Wassers keine Rolle.
• Kavernen haben kurze Ein- und Ausspeicherdauern und gleichzeitig sind h?ufige Lastwechsel m?glich.

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Der künftige Bedarf an gro?r?umiger Speicherung von Wasserstoff in Europa und weltweit kann nicht ausschlie?lich mit Salzkavernen gedeckt werden, weshalb Porenspeicher weiterhin untersucht werden. Im besten Fall kann eine Kombination aus Salzkavernen und Porenspeichern gro?e Gebiete in wichtigen europ?ischen L?ndern abdecken, wie die Erfahrung mit Erdgasspeichern bereits gezeigt hat.

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