Geologische CO2-Speicherung - was ist das?

Der Klimawandel und die Notwendigkeit geologischer CO2-Speicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1. Wo und wie viel CO2können wir unterirdisch speichern? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2. Wie können wir große Mengen CO2 transportieren und speichern? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3. Was passiert mit dem CO2,wenn es im Speicher ist? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Inhalt

ParisBrüssel

on

Kopenha

Berlin

PragStuttgart

Erdoberfläche

Übergang vom gasförmigen in den

überkritischen Zustand

Etwa1000 m3 CO2

an derErdoberfläche

20 m3

11 m3

Kritische Tiefe3,8 m3

3,2 m3

0

0,5

1

1,5

2

2,8 m3

2,7 m3

Kaum weitere Verdichtung

Tief

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Zu dieser Broschüre haben folgende Autoren beigetragen:Rob Arts, Stanley Beaubien, Tjirk Benedictus, Isabelle Czernichowski-Lauriol, Hubert Fabriol, MarieGastine, 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.

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Für unsere Kinder macht die geologische Speicherung von CO2 Sinn

Massimo, 10 Jahre alt, Rom - Italien

Geologische CO2-Speicherung – was ist das eigentlich?

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Eine Zukunftsvision

Keine rauchenden Schornsteine mehrEine Pipeline bringt das CO2

und tut es in den Boden Das ist gut für die Erde

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Der Klimawandel und die Notwendigkeit dergeologischen CO2-Speicherung

Wir Menschen produzieren zu viel CO2

Inzwischen herrscht Konsens, dass der Mensch denKohlenstoffkreislauf unseres Planeten durcheinanderbringt. Vor der industriellen Revolution und einige10.000 Jahre davor resultierte ein fein ausbalancierternatürlicher Austausch von Kohlenstoff zwischen derGeosphäre, der Biosphäre, den Ozeanen und derAtmosphäre in atmosphärischen CO2-Konzentrationenvon etwa 280 ppm, d.h. 0,028%. Unsereverschwenderische Verbrennung fossiler Brennstoffe

(Kohle, Öl, Gas) für Stromerzeugung, Heizung, Industrieund Transport in den letzten 250 Jahren hat die CO2-Emissionen unaufhörlich ansteigen lassen (Abb. 1). Etwadie Hälfte dieses von Menschen erzeugtenÜberschusses wurde von der Vegetation wiederaufgenommen und in den Ozeanen gelöst. Letzteres hateine Versauerung und damit zusammenhängendepotenziell negative Auswirkungen auf Meerespflanzenund -tiere zur Folge. Der Rest wurde in der Atmosphäreangereichert. Dort trägt der CO2-Überschuss zumKlimawandel bei, weil CO2 als Treibhausgas einen Teil derSonnenwärme einfängt, wodurch sich die Erdoberflächeerwärmt. Es sind sofortige radikale Maßnahmenerforderlich, um zu verhindern, dass die heutige CO2-Konzentration von 387 ppm (bereits ein Anstieg von 38%im Vergleich zum vorindustriellen Niveau) weiter ansteigtund in den kommenden Jahrzehnten das kritische Niveauvon 450 ppm übersteigt. Weltweit sind sich Experteneinig, dass es jenseits dieser Konzentration nicht mehrmöglich sein könnte, die schlimmsten Folgen desKlimawandels abzuwenden.

Rückführung des Kohlenstoffs in denUntergrund

Seit Beginn des Industriezeitalters in den 50er Jahrendes 18. Jahrhunderts ist unsere Welt auf fossileBrennstoffe angewiesen. Deshalb ist es nicht weiterverwunderlich, dass die Umwandlung in eine aufklimafreundlichen Energiequellen basierendeGesellschaft sowohl Zeit als auch Geld erfordert. Bisdahin brauchen wir eine Zwischenlösung, die uns hilft,unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zureduzieren. Wenn wir diese Brennstoffe emissionsfreieinsetzen könnten, würde uns dies die nötige Zeitverschaffen, um Technologien und Infrastrukturen füreine Zukunft mit erneuerbarer Energie zu entwickeln.Eine solche Möglichkeit wäre die Schaffung einesgeschlossenen Kreislaufs im Energieerzeugungssystem,indem der ursprünglich in Form von Gas, Öl und Kohleaus dem Untergrund entnommene Kohlenstoff in Formvon Kohlendioxid wieder dorthin zurückgeführt wird.Interessanterweise ist die unterirdische Speicherungvon CO2 keine menschliche Erfindung, sondern einverbreitetes natürliches Phänomen: viele natürliche CO2-Lagerstätten existieren seit Tausenden bis Millionen vonJahren. Ein Beispiel dafür sind die acht natürlichen CO2-Lagerstätten im Südosten Frankreichs, die während derÖlsuche in den 1960er Jahren entdeckt wurden (Abb. 2).Diese und viele andere natürliche Speicherstätten in derganzen Welt beweisen, dass geologische FormationenCO2 für geologisch lange Zeiträume effizient und sicherspeichern können.

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Abbildung 2Frankreichs Kohlendioxid-Provinz.

Abbildung 1Durch Menschenverursachte CO2-Emissionen betragenweltweit 30 MilliardenTonnen (Gt) pro Jahr.Dies entspricht 8,1 GtKohlenstoff – davonstammen 6,5 Gt aus derVerbrennung fossilerBrennstoffe und 1,6 Gtaus der Landwirtschaftund der Abholzung vonWäldern.

Natürliche CO2-Lagerstätten

Erschlossene CO2-Quellen (Mineralwasser, Heilbad)

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* Glossar Seite 18

Abbildung 4Vertikalschnitt 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, damitdas Erdgas den handelsüblichen Standards entspricht. Anstatt dasCO2 in die Atmosphäre freizusetzen, wird es abgeschieden und ineiner Tiefe von etwa 1000 m in den Utsira-Aquifer* injiziert.

Abscheidung und Speicherung von CO2:Ein vielversprechender Weg zur

Emissionsverminderung

Im Spektrum der Maßnahmen, die dringend umgesetztwerden müssen, um den Klimawandel und dieVersauerung der Ozeane zu stoppen, kann dasAbscheiden und die Speicherung von CO2 (englisch CO2Capture and Storage, kurz CCS*) eine entscheidendeRolle spielen: CCS* könnte 33% der bis 2050 erforder-lichen CO2-Reduktion ausmachen. CCS* bedeutet, dassCO2 in Kohle- und Gaskraftwerken sowie industriellenGroßanlagen (z.B. Stahlwalzwerken, Zementfabriken,Raffinerien) abgeschieden, per Pipeline oder Schiff zueiner Langzeit-Speicherstätte transportiert und dort übereine Bohrung in eine geeignete geologische Formationeingebracht wird (Abb. 3). Angesichts der wachsendenWeltbevölkerung und dem steigenden Energiebedarfder Entwicklungsländer ist die weitere Nutzung fossilerBrennstoffe auf kurze Sicht unvermeidlich. Hand inHand mit CCS* könnte sich die Menschheit aber inumweltfreundlicher Weise weiterentwickeln undgleichzeitig eine Brücke zu einer Ökonomie bauen, dieauf nachhaltiger Energieproduktion basiert.

Die weltweite Entwicklung von CCS floriert

Seit den 1990er Jahren wurden in Europa, denVereinigten Staaten, Kanada, Australien und Japangroße Forschungsprogramme über CCS* durchgeführt.In folgenden großen Demonstrationsprojekten, beidenen CO2 seit mehreren Jahren in den tiefenUntergrund eingebracht wird, sind bereits vieleErkenntnisse gewonnen worden: Sleipner in Norwegen(etwa 1Mio. t/Jahr seit 1996) (Abb. 4), Weyburn inKanada (etwa 1,8 Mio. t/Jahr seit 2000) und In Salahin Algerien (etwa 1 Mio. t/Jahr seit 2004). Dieinternationale Zusammenarbeit bei der Forschung überdie CO2-Speicherung an diesen und anderen Standorten,unterstützt von der IEA-GHG* und der CSLF*, warbesonders wichtig für die Erweiterung unseresVerständnisses und der Entwicklung eines Experten-Netzwerks. Ein hervorragendes Beispiel ist der IPCC*-Sonderbericht über CCS* (2005), in dem der derzeitigeKenntnisstand und die noch zu überwindendenHindernisse beschrieben werden, damit diese Technologieauf breiter Basis angewendet werden kann. Es gibt alsobereits verlässliche technische Fachkenntnisse, und wirbefinden uns zuversichtlich in der Demonstrationsphase.Neben den technischen Entwicklungen werdenlegislative, regulatorische, wirtschaftliche und politischeRahmenbedingungen entworfen und die gesellschaftlicheAkzeptanz wird geprüft. Europa hat das Ziel, bis 2015 biszu zwölf großangelegte CCS*-Demonstrationsprojekteaktiv umzusetzen, damit die Technologie bis 2020kommerziell und im industriellen Maßstab genutztwerden kann. Zu diesem Zweck und um die Entwicklungund sichere Nutzung von CCS* zu fördern, hat dieEuropäische Kommission im Juni 2009 eine Richtlinie zurgeologischen CO2-Speicherung in Kraft gesetzt.

5 Geologische CO2-Speicherung – was ist das eigentlich?

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Abbildung 3In den Kraftwerkenwird CO2 von denanderen Rauchgasenabgetrennt. Es wirddann verdichtet undper Pipeline oder Schiffzu seiner geologischenSpeicherstättetransportiert: tiefesalinare Aquifere*,erschöpfte Öl- undGasfelder oder nichtabbauwürdigeKohleflöze.

Wichtige Fragen zur geologischenSpeicherung von CO2

Das Exzellenznetzwerk CO2GeoNet wurde mit Unterstützungder Europäischen Kommission als Gruppe vonForschungsinstitutionen gegründet, um Europa in der Spitzeder internationalen Großforschung zu etablieren. Eines derZiele von CO2GeoNet ist die Kommunikation klarerwissenschaftlicher Informationen über die technischenAspekte der geologischen Speicherung von CO2. ZurFörderung des Dialogs über diese lebenswichtigeTechnologie haben die Forscher von CO2GeoNetgrundsätzliche Antworten auf häufig gestellte Fragenerarbeitet. Auf den folgenden Seiten erläutern sie, wie diegeologische Speicherung von CO2 durchgeführt werdenkann, unter welchen Umständen sie möglich ist und welchesdie Kriterien für eine sichere und effiziente Umsetzung sind.

Es gibt drei Speichermöglichkeiten für CO2 (Abb. 1):1. Erschöpfte Erdgas- und Ölfelder sind aufgrund der

Kohlenwasserstoffexploration und –gewinnung guterkundet und bieten sofort nutzbare Möglichkeitenfür eine CO2-Speicherung.

2. Salinare Aquifere* bieten ein größeresSpeicherpotenzial, sind aber generell nicht so guterforscht wie Kohlenwasserstoff-Lagerstätten.

3. Nicht abbauwürdige Kohleflöze – eine Option für dieZukunft, an der zur Zeit noch geforscht wird.

Die Speicher

Geeignete Speichergesteine* haben genügend Porenund Risse, in denen Fluide wie Gas, Formationswasseroder Öl zirkulieren können. Wenn CO2 injiziert wird,verdrängt es diese Fluide aus dem Porenraum. GeeigneteWirtsgesteine für die geologische Speicherung von CO2sollten daher eine hohe Porosität* und Permeabilität*aufweisen und sind in Sedimentbecken* zu finden. Dortwechseln sich durchlässige Formationen mitundurchlässigen Gesteinen ab, die als Barriere wirken.Sedimentbecken* enthalten oft Erdöl- und Erdgaslager-stätten und natürliche CO2-Ansammlungen, wasbeweist, dass sie Flüssigkeiten und Gase für langeZeiträume sicher einschließen können.

Viele Abbildungen zu den möglichen CO2-Speicher-optionen zeigen den geologischen Untergrund starkvereinfacht mit nur horizontalen Schichten. In der Wirklich-keit besteht er oft aus ungleich verteilten, manchmalgefalteten und von Störungen* durchzogenen Gesteins-formationen. Genaue Kenntnisse des Standorts undgeowissenschaftliche Erfahrung sind erforderlich, umbeurteilen zu können, ob bestimmte unterirdische Struk-turen für die langfristige CO2-Speicherung geeignet sindoder nicht. Potenzielle CO2-Speichergesteine* müssen vielenKriterien genügen. Die wichtigsten davon sind:• es muss hinreichend durchlässig sein (ausreichende

Porosität* und Permeabilität*) und über genügendSpeicherkapazität 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. einekuppelförmige Aufwölbung) aufweisen, die die seitlicheCO2-Ausbreitung einschränkt;

• es muss in einer Tiefe von mindestens 800 Meternliegen, damit das verdichtete, physikalisch über-kritische* CO2 durch die dort vorherrschenden Druck-und Temperaturverhältnisse in diesem Zustand hoherDichte bleibt;

Wo und wieviel CO2können wir unterirdisch speichern?

Abbildung 1CO2 wird in tief liegende,geologische Schichtenporösen und durchlässigenGesteins eingebracht(siehe Sandstein imunteren Einschubbild), dasdurch undurchlässigesGestein überlagert wird(siehe Tonstein im oberenEinschubbild). Dieseshindert das CO2 daran,sich in Richtung Erdober-fläche auszubreiten. Diewichtigsten Speicher-möglichkeiten sind: 1. Erschöpfte Erdöl- und

Erdgaslagerstätten, ggf.mit Ausbeutesteigerung(EOR*);

2. Salinare Aquifere*; 3. Tief liegende, nicht

abbauwürdige Kohle-flöze, lokal auch mitMethangasförderung.

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CO2 kann nicht einfach irgendwo in den Untergrund eingebracht werden. Für die CO2-Speicherungbraucht man poröse Gesteine mit ganz bestimmten Eigenschaften. Solche potenziell geeignetenSpeichergesteine* gibt es in der ganzen Welt; sie bieten ausreichend Kapazität, um einenwesentlichen Beitrag zur Milderung des vom Menschen verursachten Klimawandels zu leisten.

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Porenraum mit Sole* gefüllt ist, kann jedoch nur einkleiner Teil für die Speicherung von CO2 genutztwerden, wobei man generell von 1-3% ausgeht(Speichereffizienz).

Realistische Kapazität: Für konkrete Speicherstättenkönnen durch detaillierte Untersuchungen realistischeKapazitäten berechnet werden. Die Formationsdicke istnicht immer konstant und die Eigenschaften einesSpeichergesteins* können über kurze Entfernungenvariieren. Durch detaillierte Kenntnis der Größe, Formund geologischen Eigenschaften des Speichers kann dieBerechnung entsprechend genauer erfolgen als bei dervolumetrischen Kapazität, die nur Durchschnittswerteberücksichtigt. Auf der Grundlage eines digitalen 3D-Modells der Speicherstätte kann die Injektion undAusbreitung von CO2 mit Computern simuliert werden,um eine realistische Speicherkapazität zu berechnen.

Praktikable Kapazität: Kapazität ist nicht nur eine Fragevon geologischen Eigenschaften. Ob eine geeigneteSpeicherstätte genutzt wird oder nicht, hängt auch vonsozio-ökonomische Faktoren ab. So wird z.B. derTransport des CO2 von der Quelle zum Speicherstandortdurch die Transportkosten begrenzt. Die Kapazitäthängt auch von der Reinheit des CO2 ab. Letztlichtreffen Politik und öffentliche Akzeptanz dieEntscheidung darüber, ob eine verfügbareSpeicherkapazität tatsächlich genutztwird oder nicht.

Zusammenfassend wissen wir, dass es in Europa einehohe Kapazität für die Speicherung von CO2 gibt, selbstwenn es in Hinblick auf die Komplexität, dieVerschiedenartigkeit und die sozioökonomischen FaktorenUnsicherheiten gibt. Das EU-Projekt GESTCO* schätzte dieCO2-Speicherkapazität in den Erdöl- und Erdgasfeldernim Nordseegebiet auf 37 Gt. Somit könnten großeAnlagen in dieser Region über mehrere Jahrzehntehinweg CO2 injizieren. Die Aktualisierung und weitereCharakterisierung von Speicherkapazitäten in Europa istGegenstand laufender Forschung in den einzelnenMitgliedsstaaten und in dem europaweiten ProjektGeocapacity*.

Abbildung 2Geologische Karte vonEuropa mit denwichtigstenSedimentbecken* (roteEllipsen), die geeigneteGesteine für die CO2-Speicherung aufweisen(modifiziert aus:Geologische Karte vonEuropa, 1:5.000.000).


ParisBrüssel

LondonKopenhagen

Berlin

Warschau

Prag

Wien

Stuttgart

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• es darf kein Süßwasser enthalten, das alsTrinkwasserressource genutzt werden könnte.

Wo Speicherstandorte in Europazu finden sind

Sedimentbecken* sind in Europa weit verbreitet, zumBeispiel in der Nordsee oder im Vorland von Gebirgen(Abb. 2). Viele Gesteinsformationen in den europäischenSedimentbecken* erfüllen die Kriterien für diegeologische CO2-Speicherung und werden derzeit vonForschern kartiert und charakterisiert. Andere BereicheEuropas, z.B. große Teile von Skandinavien, bestehenaus Kristallingesteinen und enthalten daher keinegeeigneten Speichergesteine*.Ein Bereich mit hohem Speicherpotenzial ist das SüdlichePermbecken, das sich von England bis Polen erstreckt (inAbbildung 2 durch die größte Ellipse dargestellt). Auf dieSedimente haben Prozesse eingewirkt, die diePorenräume mit Sole*, Öl oder Erdgas gefüllt haben. DieTonschichten zwischen den porösen Sandsteinschichtenwurden zu Gesteinsschichten mit niedrigerPermeabilität* komprimiert, was das Aufsteigen vonFlüssigkeit verhindert. Viele Sandsteinformationenbefinden sich in Tiefen zwischen 1 und 4 km, wo derDruck hoch genug ist, um CO2 als dichte Phase zuspeichern. Der Salzgehalt in den Formationswässernsteigt in diesen Tiefen von etwa 100 g/l auf 400 g/l – mitanderen Worten, diese Solen* sind viel salziger alsMeerwasser (35 g/l). Tektonische Bewegungen imBecken haben zu plastischen Verformungen derSteinsalz-Formationen geführt. Dadurch wurdenHunderte kuppelförmiger Strukturen geschaffen, indenen sich manchmal Erdgas sammelte. Diesefallenartigen Strukturen werden im Hinblick auf möglicheCO2-Speicherstätten und Pilotprojekte untersucht.

Speicherkapazität

Kenntnisse über die CO2-Speicherkapazität werden vonPolitikern, Aufsichtsbehörden und den Betreibern benötigt.Schätzungen der Speicherkapazität sind meistens sehrgrobe Werte und basieren auf der räumlichen Ausdehnungpotenziell geeigneter Formationen. Kapazitätsab-schätzungen müssen für verschiedene Größenordnungendifferenziert werden: vom überregionalen Maßstab beinationalen Kapazitäten über Sedimentbecken* bis hin zueinzelnen Speicherstandorten. Für konkrete Speicher-standorte müssen detaillierte Kapazitätsberechnungendie Komplexität der realen geologischen Strukturberücksichtigen.

Volumetrische Kapazität: Veröffentlichte nationaleSpeicherkapazitätsabschätzungen basieren generell aufBerechnungen des Porenvolumens der Speicher-formationen. Theoretisch kann die Speicherkapazitäteiner bestimmten Formation errechnet werden, indemman ihre Fläche mit ihrer Dicke, ihrer durchschnittlichenPorosität* und der durchschnittlichen Dichte des CO2unter Speicherbedingungen multipliziert. Da der

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Verdichtung

Sobald das CO2 vom Rauchgas im Kraftwerk oder derIndustrieanlage abgetrennt worden ist, wird derresultierende hochkonzentrierte CO2-Strom getrocknetund zu einem überkritischen* Phasenzustand verdichtet,der wesentlich weniger Raum in Anspruch nimmt als Gas.Dadurch werden der Transport und die Speicherungeffizienter (Abb. 1). Die Trocknung ist erforderlich, umeiner Korrosion von Anlagen und Infrastrukturentgegenzuwirken sowie die Bildung von Hydraten (dassind eisähnliche Kristalle, die die Anlage und Rohreverstopfen können) zu vermeiden. Die Verdichtung wirdzusammen mit der Trocknung in einem mehrstufigenProzess, in wiederholten Zyklen von Kompression,Abkühlung und Wasserabscheidung, durchgeführt. Druck,Temperatur und Wassergehalt müssen jeweils an die Artdes Transports und die Druckanforderungen amSpeicherplatz angepasst werden. Die Hauptfaktoren fürdas Design der Kompressoranlage sind die Gasflussrate,der Ansaug- und der Verdichtungsdruck, dieWärmekapazität des Gases und die Effizienz desKompressors. Die Kompressionstechnologie ist bereitsverfügbar und in vielen Industriebereichen gängige Praxis.

Transport

CO2 kann per Schiff oder Pipeline transportiert werden.Der Schiffstransport von CO2 für industrielle Zweckewird 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

liegt, eine attraktive Option sein. Die für den Transportvon Flüssiggas (LPG) verwendeten Schiffe sind alsdruckdichte und gekühlte Systeme für den CO2-Transport im Flüssigzustand geeignet. Die neuestenLPG-Schiffe fassen Volumina von bis zu 200.000 m3

und können bis zu 230.000 t CO2 transportieren.Allerdings bietet der Schiffstransport keinen stetigenCO2-Fluss und am Hafen sind deshalb Anlagen zurZwischenspeicherung erforderlich. Der Pipeline-Transport von CO2 wird schon heute imgroßen Maßstab von Ölgesellschaften durchgeführt, diemit Ausbeutesteigerung bei der Ölproduktion (EnhancedOil Recovery*, EOR) arbeiten. Weltweit gibt es etwa3000 km CO2-Pipelines, die meisten davon in den USA.Dies ist wirtschaftlicher als der Schiffstransport undbietet außerdem den Vorteil des stetigen CO2-Flussesvon der Abscheidungsanlage bis zur Speicherstätte.Bestehende CO2-Pipelines transportieren CO2 unterhohen Druckverhältnissen im überkritischen* Zustand.Drei wichtige Faktoren bestimmen die Menge, die einePipeline fassen kann: ihr Durchmesser, der Transport-druck und dementsprechend ihre Wanddicke.

Injektion

Wenn das CO2 am Speicherstandort ankommt, wirdes unter Druck in das Speichergestein* eingebracht(Abb. 2).Der Injektionsdruck muss höher sein als der Druck imReservoir, um das Formationswasser vomInjektionspunkt zu verdrängen. Die Anzahl derInjektionsbohrungen hängt von der zu speicherndenGesamtmenge, der Injektionsrate (eingebrachtes CO2-Volumen pro Stunde), der Permeabilität* und Dickedes Speicherhorizonts, dem für eine sichere Injektionmaximal zulässigen Druck und der technischenAuslegung der Bohrung ab. Da das Hauptziel diedauerhafte Speicherung von CO2 ist, müssen wirsicher sein, dass die Formation hydraulisch intakt ist.Hohe Injektionsraten können zu einem Druckanstiegam Injektionspunkt führen, insbesondere inFormationen mit geringer Permeabilität*. DerInjektionsdruck darf auf keinen Fall die Bruchgrenzevon Speicher- und Barrieregestein* übersteigen. MitHilfe von geomechanischen Analysen und Modellenwird der maximale Injektionsdruck bestimmt, bei demBrüche in der Formation vermieden werden. Chemische Prozesse können die Geschwindigkeit

Wie können wir große Mengen CO2transportieren und speichern?

Abbildung 1Stationen der geologischenSpeicherung von CO2. UmCO2 vom Ort seinerEmission zum Ort seinersicheren und dauerhaftenSpeicherung zu bringen,muss es eine ganzeProzesskette durchlaufen:Abscheidung, Verdichtung,Transport und Injektion.

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Nachdem das CO2 im Kraftwerk oder an der Industrieanlage abgeschieden worden ist, wird esverdichtet, transportiert und über eine oder mehrere Bohrungen in die Speicherformationeingebracht. Die ganze Prozesskette muss optimal abgestimmt sein, damit die Speicherung vonmehreren Millionen Tonnen CO2 pro Jahr möglich ist.

Quelle Abscheidung Verdichtung Transport

Injektion

Tiefe salinare AquifereCO2

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beeinträchtigen, mit der das CO2 in die Formationeneingebracht werden kann. Abhängig von der Art desSpeichergesteins*, der Zusammensetzung derFlüssigkeiten und der Speicherbedingungen (Temperatur,Druck, Volumen, Konzentration etc.), kann es in der Näheder Bohrung zur Lösung oder Ausfällung von Mineralenkommen. Dies kann zu höheren oder niedrigerenInjektionsraten führen. Sobald das CO2 eingebracht ist,löst es sich teilweise in dem salzigen Formationswasser.Dabei sinkt der pH*-Wert leicht, was durch die Auflösungvon Karbonat-Mineralen im Wirtsgestein gepuffertwerden kann. Karbonate sind die ersten Minerale, diesich auflösen, weil ihre Reaktionsgeschwindigkeit sehrhoch ist und die Auflösung mit der Injektion beginnt.Dieser Prozess kann die Porosität* und die Injektivität*des Gesteins erhöhen. Allerdings können dieKarbonatminerale nach ihrer Auflösung auch wiederausfallen und die Formation rund um die Bohrungzementieren. Hohe Injektionsraten können denAusfällungsbereich in weiter entfernte Bereicheverschieben und dadurch die Permeabilitätsverringerungin der Nähe der Bohrung einschränken. Die Austrocknung des Gesteins ist ein weiteres durchInjektion hervorgerufenes Phänomen. Nach derVersauerungsphase löst sich das Restwasser, das umdie Injektion herum verblieben ist, in dem eingebrachten,trockenen Gas auf, das seinerseits chemische Stoffe inder Sole* konzentriert. Wenn die Sole* ausreichendkonzentriert ist, können Minerale (z.B. Salze) ausfallen

Erdoberfläche

Übergang vom gasförmigen in den

überkritischen Zustand

Etwa1000 m3 CO2

an derErdoberfläche

20 m3

11 m3

Kritische Tiefe3,8 m3

3,2 m3

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0,5

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2,8 m3

2,7 m3

2,7 m3

Kaum weitere Verdichtungmit zunehmender Tiefe

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Temperatur (°C)

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50Druck (MPa)

Abbildung 2Wenn das CO2 in den Untergrund eingebracht wird, wird es beietwa 0,8 km Tiefe zu einer überkritischen* Flüssigkeit. SeinVolumen wird dabei drastisch reduziert: von 1000 m3 an derOberfläche auf 3,8 m3. Dies ist einer der Gründe, der die geolo-gische Speicherung großer Mengen von CO2 so attraktiv macht.


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und dadurch wiederum die Permeabilität* im Bereichder Bohrung reduzieren.Die Injektivität* hängt also von den komplexenWechselwirkungen ab, die lokal um die Injektionsbohrungauftreten, die wiederum von der Zeit und der Distanz zurBohrung abhängen. Um diese Effekte einschätzen zukönnen, werden bereits im Vorfeld numerischeSimulationen durchgeführt. Die Injektionsraten* müssensorgfältig gesteuert werden, um diejenigen Prozesse inden Griff zu bekommen, die möglicherweise die Injektionder gewünschten CO2-Menge begrenzen.

Zusammensetzung des CO2-Stroms

Die Zusammensetzung (oder Reinheit) des CO2-Stroms,die sich aus dem Abscheidungsprozess ergibt, hateinen erheblichen Einfluss auf alle nachfolgendenVerfahrens-schritte eines CO2-Speicherprojekts. DasVorhandensein nur weniger Prozente andererSubstanzen wie Wasser, Schwefelwasserstoff (H2S),Schwefel- und Stickoxide (SOx, NOx), Stickstoff (N2) undSauerstoff (O2) verändert die physikalischen undchemischen Eigenschaften des CO2-Stroms und damitsein Verhalten und seine Auswirkungen. Bei der Wahlder technischen Anlagen sowie der Entwicklung vonKompressions-, Transport- und Injektionsstrategienmuss daher die Zusammensetzung des CO2-Stromssorgfältig bedacht werden.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass derTransport und die Injektion großer Mengen von CO2bereits jetzt machbar sind. Wenn die geologischeSpeicherung von CO2 aber im industriellen Maßstabangewendet werden soll, müssen alle Phasen derProzesskette auf das jeweilige Speicherprojektzugeschnitten sein. Die Hauptparameter sind diethermodynamischen Eigenschaften des CO2-Stroms(Abb. 3), die Injektionsraten* und die Reservoir-bedingungen.

Abbildung 3 Dichte von reinem CO2 (inkg/m3) in Abhängigkeit vonTemperatur und Druck. Diegelbe Linie entspricht einemtypischen Druck- undTemperaturgradienten inSedimentbecken*. In Tiefenvon über 800 m (~8 MPa)ermöglichen dieReservoirbedingungenhöhere Dichten (blaueFärbung). Die grüne Kurve istdie Phasengrenze zwischengasförmigem und flüssigemCO2. Typische Druck- undTemperaturbedingungen fürCO2 während derProzesskette sind mit A(Abscheidung), B (Transport)und C (Speicherung)gekennzeichnet.

Was passiert mit dem CO2, wenn es im Speicher ist?

Abbildung 1Das eingebrachte CO2,das leichter ist alsWasser, steigt auf undwird von dem darüberliegendenundurchlässigenBarrieregestein*gestoppt.

Mikroskopansicht.

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Rückhaltemechanismen

Wenn das CO2 in einen Speicher eingebracht wird, fülltes die Porenräume im Gestein, die meistens bereits mitSole* gefüllt sind.Nach der Injektion des CO2 wirken verschiedeneRückhaltemechanismen. Der erste Mechanismus gilt alsder wichtigste und verhindert, dass das CO2 wieder andie Erdoberfläche steigt. Die anderen erhöhen die Effi-zienz und Sicherheit der Speicherung im Laufe der Zeit.

1 Ansammlung unter dem Barrieregestein*(struktureller Rückhalt)Da das dichte CO2 “leichter” ist als Wasser, beginntes, nach oben zu steigen. Diese Bewegung wirdgestoppt, wenn das CO2 auf eine undurchdringlicheGesteinsschicht trifft, das sogenannte Barriere-gestein*. Da es normalerweise aus Ton oder Salzbesteht, wirkt dieses Barrieregestein* als Verschlussund verhindert, dass das CO2 weiter nach obensteigt. Abbildung 1 zeigt die Aufwärtsbewegung desCO2 durch die Porenräume des Gesteins, bis es dasBarrieregestein* erreicht hat.

2.Bindung in kleinen Poren (kapillarer Rückhalt)Es kommt zu einer Immobilisierung, wenn diePorenräume im Speichergestein* so eng sind, dassdas CO2 trotz der der Dichtedifferenz zumUmgebungswasser nicht mehr aufsteigen kann.Dieser Vorgang tritt hauptsächlich während desAufstiegs des CO2 auf und bindet üblicherweise – jenach den Eigenschaften des Speichergesteins* – einpaar Prozent des eingebrachten CO2.

3.Lösung (Lösungsrückhalt)Ein Teil des eingebrachten CO2 löst sich imFormationswasser – der in den Porenräumen desSpeichergesteins* vorhandenen Sole*. Wasser mitgelöstem CO2 ist schwerer als ohne gelöstes CO2und tendiert daher dazu, im Speicher nach unten zusinken. Die Lösungsrate hängt von der Größe derKontaktfläche zwischen CO2 und Sole* ab. Es gibteine maximale Konzentration, über die hinaus keinCO2 mehr gelöst werden kann. Allerdings kommt esaufgrund der Aufwärtsbewegung des freien CO2 undder Abwärtsbewegung des in Wasser gelösten CO2ständig zu neuen Kontakten zwischen Sole* undCO2, wodurch wieder mehr CO2 gelöst werden kann.Diese Vorgänge sind relativ langsam, weil sie in denengen Porenräumen stattfinden. Im Sleipner-Projektschätzt man, dass sich 10 Jahre nach der Injektiongrob 15% des eingebrachten CO2 aufgelöst haben.

4. Mineralausfällung (mineralischer Rückhalt) Das CO2 kann insbesondere in Kombination mit demFormationswasser mit den gesteinsbildendenMineralen reagieren. Abhängig vom pH-Wert und derMineralogie des Speichergesteins* können sich

Wenn das CO2 in das Speichergestein* eingebracht worden ist, steigt es nach oben und fülltdie Porenräume unter dem Barrieregestein* aus. Mit der Zeit wird ein Teil des CO2 gelöst undirgendwann in Mineralen gebunden. Diese Vorgänge finden in unterschiedlichen Zeiträumenstatt und tragen zur dauerhaften und sicheren Speicherung bei.

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Abbildung 43D-Modellierung derCO2-Migration imsalzwasserführendenDogger-Aquifer* inFrankreich, nach derInjektion von 150.000Tonnen über 4 Jahre.Links ist dasüberkritische* CO2 undrechts das in Salzwasseraufgelöste CO2abgebildet, von obennach unten 4, 100 und2000 Jahre nach Beginnder Injektion. DieSimulation basiert aufFelddaten undExperimenten.


bestimmte Minerale auflösen, während andereausfällen (Abb. 2). Nach Schätzungen für denStandort Sleipner wird dort auch nach sehr langerZeit nur ein relativ kleiner Teil des CO2 durchMineralisierung gebunden. Nach 10.000 Jahrensollten nur 5% des eingebrachten CO2 mineralischgebunden sein, während 95% in Lösung gegangensind und kein CO2 als separate Phase übrig bleibt.

Die relative Bedeutung dieser Rückhaltemechanismenist standortspezifisch, d.h. sie hängt von denEigenschaften des jeweiligen Standorts ab. So verbleibtdas CO2 in kuppelförmigen Speicherstrukturenvoraussichtlich auch über sehr lange Zeiträume hinwegin einer eigenständigen Phase, während inflachlagernden Speichern wie Sleipner das meiste CO2gelöst oder mineralisiert wird. Abbildung 3 zeigt die vorhergesagte Entwicklung derAnteile der verschiedenen CO2-Rückhaltemechanismenfür das Sleipner-Projekt.

Woher wissen wir das alles?

Das Wissen um diese Vorgänge stammt insbesondereaus folgenden vier Quellen:• Labormessungen: an Gesteinsproben können

Experimente zu Fließeigenschaften, Mineralisierungs-und Lösungsprozessen durchgeführt werden, dieEinblick in die kleinmaßstäblichen Vorgänge in Raumund Zeit geben.

• Numerische Simulation: mit Computerberechnungenkann das Verhalten von CO2 über längere Zeiträumeprognostiziert werden (Abb. 4). Laborexperimentewerden zur Kalibrierung herangezogen.

• Untersuchung natürlicher CO2-Lagerstätten, indenen CO2 (normalerweise vulkanischen Ursprungs)für lange Zeiträume – häufig Millionen von Jahren – imUntergrund eingeschlossen war. Diese natürlichenAnaloga* liefern uns Informationen über dasGasverhalten und die langfristigen Auswirkungen vonCO2 auf den Untergrund.

• Überwachung bestehender Demonstrationsprojektefür die geologische Speicherung von CO2, wieSleipner (vor der Küste von Norwegen), Weyburn(Kanada), In Salah (Algerien) und K12-B (vor derKüste der Niederlande). Die Ergebnisse von Kurzzeit-Simulationen können mit den im Feldversuchgewonnenen Daten verglichen werden und dadurchverbesserte Modelle liefern.

Nur durch ständige Kombination und Abgleich dieservier Informationsquellen ist es möglich, verlässlicheKenntnisse über die Vorgänge 1000 m unter derErdoberfläche zu gewinnen.

Zusammenfassend können wir sagen, dass dieSicherheit eines Standorts für die CO2-Speicherungim Laufe der Zeit zunimmt. Die wichtigsteHerausforderung ist, ein Speichergestein* mit einemgeeigneten Barrieregestein* darüber zu finden, dasfür CO2 undurchlässig ist (struktureller Rückhalt).Lösung, Mineralausfällung und kapillare Bindung tunein Übriges, um das CO2 dauerhaft und sicher imUntergrund zu binden.

Abbildung 2CO2 steigt nach oben (hellblaue Blasen), löst sich auf undreagiert mit Gesteinskörnern, wodurch sich Karbonate aufden Korngrenzen niederschlagen (weiß).

10

5

10

15

20

25

10 100 1000 10000

Mineralisch

Zeit (Jahre)

Gespeichertes CO2 in Gt

Überkritisch

Gelöst

Injektion

Abbildung 3Anteile von verschiedenen Rückhaltemechanismen imCO2-Speicher von Sleipner basierend auf numerischerSimulation. CO2 wird durch die Mechanismen 1 und 2 inüberkritischer* Form, durch Mechanismus 3 in gelösterForm und durch Mechanismus 4 in mineralischer Form imUntergrund eingeschlossen.

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Leckagewege

Generell sind potenzielle Leckagewege entwederanthropogenen (Bohrungen) oder natürlichen Ursprungs(Kluftsysteme und Störungen*). Sowohl aktive als auchstillgelegte Bohrungen können Migrationswege sein, weilsie erstens eine direkte Verbindung zwischen derErdoberfläche und dem Speicher darstellen undzweitens künstliche Materialien enthalten (Verrohrungund Zementierung), die langfristig korrodieren können(Abb. 1).Es gibt verschiedene Verfahren, eine Bohrungabzuteufen und neue Bohrungen sind generell sichererals alte. Es wird aber erwartet, dass das von Bohrungenausgehende Risiko gering ist, weil sie mit Hilfe sensiblergeochemischer und geophysikalischer Methoden sehreffektiv überwacht werden können und es vielfältigeErfahrungen (aus der Erdöl/Erdgasindustrie) fürgegebenenfalls erforderliche Abhilfemaßnahmen bei derBeseitigung von Problemen gibt. Fließpfade entlang natürlicher Klüfte und Störungen*, dieim Barrieregestein* oder Deckgebirge* existierenkönnten, sind komplexer, weil es sich um ungleichmäßigeFlächen mit variabler Permeabilität* handelt. Mit einemguten wissenschaftlichen und technischen Verständnisvon dichten und undichten natürlichen Systemen könnenwir CO2-Speicherprojekte entwerfen, die CO2 und Methan

genau wie natürliche Lagerstätten für Tausende bisMillionen von Jahren sicher eingeschlossen haben.

Was man von natürlichen CO2-Lagerstätten lernen kann

Natürliche Systeme (sogenannte Analoga) sind sehrwertvolle Informationsquellen, die unser Verständnisüber das unterirdische Fließverhalten von Gas und überden Austausch von Gasen zwischen der Erde und derAtmosphäre verbessern. Die Haupterkenntnisse ausder Untersuchung zahlreicher dichter und undichternatürlicher Analoga* sind:• Unter günstigen geologischen Bedingungen kann

natürlich entstandenes Gas für Hunderttausende bisMillionen von Jahren an Ort und Stelle gehalten werden.

• Isolierte Gaslagerstätten gibt es sogar unter denkbarungünstigsten geologischen Rahmenbedingungen(vulkanische Gebiete).

• Die Migration einer größeren Menge von Gas erfordertAuftrieb oder Advektion (d.h. druckgetriebener Fluss),weil Diffusion ein sehr langsamer Prozess ist.

• Damit es zur Advektion kommt, muss derSpeicherdruck (im Porenraum) nahe dem lithostatischenDruck* sein, um Klüfte und Störungen* offen zu haltenoder neu zu bilden.

• Natürliche Gasaustrittsstellen finden sich fastausschließlich entlang aktiver Störungen* invulkanischen oder tektonisch aktiven Regionen.

• Erhebliche Entgasungen treten nur selten auf undkonzentrieren sich auf stark gestörte vulkanischeund geothermale Regionen, wo natürliches CO2kontinuierlich produziert wird.

• Gasaustritte an der Erdoberfläche haben meist einegeringe Ausdehnung und haben einen begrenztenräumlichen Einfluss auf ihre Umwelt.

Daher muss eine Kombination spezifischer Bedingungenzusammenkommen, bevor es zu einer Leckage kommenkann. Dementsprechend unwahrscheinlich ist es, dassein gut ausgewählter und sorgfältig errichteter CO2-Speicher undicht wird. Obwohl das Leckagepotenzialgering ist, müssen die damit zusammenhängendenProzesse und Auswirkungen vollständig verstandenwerden, um Standorte mit höchstmöglicher Sicherheitfür die CO2-Speicherung auszuwählen und zu betreiben.

Kann CO2 aus dem Reservoir entweichenund wenn ja, was wären die Folgen?

Abbildung 1Mögliche Leckagewegefür CO2 in einer Bohrungüber Fugen (a, b, f)oder durch alteriertesMaterial (c, d, e).

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Ein Vergleich mit natürlichen CO2-Lagerstätten zeigt, dass für sorgfältig ausgewählteSpeicherstandorte keine Undichtigkeiten (Leckagen) zu erwarten sind. Natürliche CO2-Vorkommen helfen uns, die Bedingungen zu verstehen, unter denen das Gas zurückgehaltenoder freigesetzt wird. Darüber hinaus zeigen uns undichte natürliche Standorte, was diemöglichen Auswirkungen von ausströmendem CO2 sein könnten.

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2005

Auswirkungen auf den Menschen

Wir atmen ständig CO2 ein. CO2 ist nur in stark erhöhtenKonzentrationen gefährlich für den Menschen.Konzentrationen von etwa 5% verursachenKopfschmerzen, Schwindelgefühl und Übelkeit. Darüberhinausgehende Konzentrationen können bei zu langerExposition zu Bewusstlosigkeit und Tod führen. Wenndas CO2 im Freien ausströmt, wird es jedoch schnell inder Luft verdünnt, auch bei nur schwachem Wind. Einmögliches Risiko für die Bevölkerung ist somit aufLeckagen in geschlossenen Räumen oder intopographischen Senken beschränkt, wo sich CO2, dasdichter ist als Luft, am Boden anreichern kann. Die Kenntnis der Eigenschaften von natürlichenGasaustritten ist hilfreich bei der Gefahrenpräventionund beim Gefahrenmanagement. Tatsächlich lebenviele Menschen in Gegenden mit natürlichen CO2-Austritten. In Ciampino, in der Nähe von Rom, gibt esHäuser in nur 30 m Entfernung von Gasaustrittsstellen,an denen täglich etwa 7 Tonnen CO2 in die Atmosphäreströmen und die CO2-Konzentration im Boden 90%erreicht. Die Bewohner schützen sich durch einfacheVorsichtsmaßnahmen – wie etwa die Häuser immer gutzu lüften und nicht im Keller zu schlafen.

Auswirkungen auf die Umwelt

Die möglichen Auswirkungen auf Ökosysteme variieren,je nachdem, ob sich der Speicherstandort an Land oderunter dem Meer befindet.In marinen Ökosystemen wäre der Haupteffekt einesCO2-Austritts die lokale Absenkung des pH-Werts und diedamit zusammenhängenden Auswirkungen aufLebewesen, die am Meeresboden leben und sich nichtwegbewegen können. Allerdings ist die Wirkung einerCO2-Austrittstelle räumlich begrenzt und das Ökosystemerholt sich nach Versiegen des CO2 schnell wieder. Bei den Ökosystemen an Land kann die Auswirkung imWesentlichen wie folgt zusammengefasst werden:

• Vegetation – Obwohl erhöhte CO2-Gaskonzentrationenim Boden (bis etwa 30%) Fruchtbarkeit und Wachstumvon Pflanzen sogar begünstigen können, können überdiesem Schwellenwert liegende Werte für einige –jedoch nicht alle – Pflanzen tödlich sein. Dieser Effektist aber auf die unmittelbare Umgebung um denAustrittsort beschränkt. In wenigen Metern Entfernungbleibt die Vegetation gesund (Abb. 2).

• Grundwasserqualität – Die chemische Zusammen-setzung des Grundwassers könnte sich verändern, dadas Wasser saurer wird und möglicherweise Stoffeaus den Gesteinen und Mineralen des Aquifers* löst.Sollte CO2 in einen Süßwasseraquifer eindringen,wären die Auswirkungen lokal begrenzt. Diese sindGegenstand laufender Forschungsaktivitäten. InEuropa sind viele Grundwässer mit natürlichem CO2angereichert und werden in Flaschen abgefüllt alsMineralwasser verkauft.

• Gesteinsintegrität – Die Ansäuerung des Grund-wassers kann zu Lösungsprozessen im Gestein bis hinzur Bildung von Karstschloten führen. Allerdings trittdies nur unter sehr spezifischen geologischen undhydrogeologischen Bedingungen auf (tektonisch aktivesGebiet, Aquifere* mit hoher Durchflussgeschwindigkeit,karbonatreiche Mineralogie). Solche Bereiche werdenbei der Auswahl von Speicherstandorten aber vonvornherein vermieden.

Da die Auswirkungen einer angenommenen CO2-Leckage vom jeweiligen Standort abhängen, können wirnur mit der genauen Kenntnis der dort vorherrschendengeologischen und strukturellen RahmenbedingungenGasverhalten und Migrationswege vorhersagen undmögliche Auswirkungen auf Mensch und Ökosystembewerten bzw. verhindern.

Abbildung 2Auswirkungen einerCO2-Leckage auf dieVegetation bei hohem(links) und niedrigem(rechts) Gasfluss. DieAuswirkungen sind aufdie unmittelbareUmgebung der CO2-Austrittsstelle begrenzt.


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Alle CO2 Speicherstätten müssen aus betrieblichen, sicherheitstechnischen, umwelttechnischen,gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Gründen überwacht werden. Eine Überwachungsstrategiemuss definieren, was genau überwacht werden und wie dies erfolgen soll.

CO2 vom Injektionspunkt in den Speicher hineinmuss nachvollzogen werden. Dazu stehen vieleausgereifte Methoden zur Verfügung, insbesonderedie sogenannte 4D-Seismik, die bereits bei mehrerenDemonstrations- und Pilotprojekten erfolgreichangewendet worden ist (Abb. 1). Durch dieÜberwachung der CO2-Fahne* lassen sich Prognosenzur weiteren Ausbreitung des CO2 kalibrieren undpräzisieren.

• Integrität des Barrieregesteins*. Die Überwachung istwichtig, um den sicheren Einschluss des CO2 imSpeichergestein* zu überwachen und bei einerunerwarteten Aufwärtsbewegung des CO2 frühzeitigwarnen zu können. Besonders während derInjektionsphase, wenn die Druckverhältnisse imSpeicher 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 direktenMigrationspfad an die Erdoberfläche bieten können.CO2-Injektionsbohrungen oder alte, aufgegebeneBohrungen müssen während der Injektionsphase unddarüber hinaus genau beobachtet werden, um einunerwartetes Entweichen des CO2 zu verhindern.Darüber hinaus dient die Überwachung zur Überprü-fung, ob alle Altbohrungen effektiv versiegelt wordensind. Geophysikalische und geochemische Über-wachungsmethoden, die in der Kohlenwasserstoff-industrie seit langem Standard sind, können in oderüber Bohrungen als Frühwarnsystem installiertwerden.

• Deckgebirge*. Bei vielen Speicherstätten finden sichüber dem Barrieregestein* weitere geologischeSchichten mit günstigen Speicher- und Barriereeigen-schaften. Diese können als Sicherheitsreserve dienen,falls die primäre Barriere wider Erwarten undicht wird(sog. Multibarrierenkonzept). Entsprechend sollten sieauch überwacht werden. Die Methoden sind diegleichen wie für den eigentlichen Speicher.

• Überwachung an der Erdoberfläche. Umsicherzustellen, dass das eingebrachte CO2 nicht andie Erdoberfläche gewandert ist, stehen eine Reihegeochemischer, biochemischer und Fernerkundungs-Methoden zur Ver fügung. Mit diesen könnenLeckagen aufgespürt sowie die Verteilung des CO2im Boden, in der Atmosphäre und im Meerfestgestellt und überwacht werden (Abb. 2).

Wie können wir die Speicher überwachen –an der Oberfläche, aber auch in der Tiefe?

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Wozu brauchen wir eine Überwachung?

Erst die Überwachung der Speicherstätte stellt sicher,dass das Hauptziel der geologischen Speicherung vonCO2 erreicht wird: die langfristige Isolierung desanthropogen erzeugten CO2 von der Atmosphäre. Es gibtzahlreiche weitere Gründe für die Überwachung vonSpeicherstätten:• Betriebliche Gründe: zur Kontrolle und Optimierung

des Injektionsprozesses.• Sicherheits- und Umweltschutzgründe: zum Schutze

von Mensch, Tier und Ökosystem in der Nähe derSpeicherstätte sowie die Erreichung der Klima-schutzziele.

• Gesellschaftliche Gründe: zur Schaffung vonTransparenz über die Sicherheit eines Speicherbetriebs.

• Finanzielle Gründe: zur Überprüfung der tatsächlichgespeicherten CO2-Mengen, um sie als „vermiedeneEmissionen“ im Emissionshandelsprogramm der EUanrechnen lassen zu können.

Sowohl der natürliche Gashaushalt der Umwelt (diesogenannte „baseline”) als auch das Verhalten desSpeichers müssen laut der EU-Richtlinie RL 2009/31/EGüber CCS*, die am 25. Juni 2009 in Kraft getreten ist,überwacht werden. Die Betreiber müssen demonstrieren,dass der Speicherbetrieb den Bestimmungen entsprichtund auch in ferner Zukunft noch entsprechen wird. DieÜberwachung reduziert Unsicherheiten beim prognos-tizierten Verhalten der Speicherstätte und sollte daherauch nachhaltig mit dem Sicherheitsmanagementverbunden sein.

Was genau wird überwacht?

Die Überwachung kann verschiedene Bereiche undProzesse des Speicherstandorts zum Ziel haben, zumBeispiel:• Ausbreitung der CO2-Fahne*. Die Ausbreitung des

Abbildung 1 Seismische Überwachungder CO2-Fahne* im SleipnerPilot-Projekt. Links: vor derInjektion („Baseline“), die1996 begann; Mitte: 3 Jahre nach Beginn derInjektion (1999); rechts: 5 Jahre nach Beginn derInjektion (2001).

Vor der Injektion (1994) 2,35 Mt CO2 (1999) 4,36 Mt CO2 (2001)

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• Menge des gespeicherten CO2. Obwohl die Menge deseingebrachten CO2 leicht am Bohrloch gemessenwerden kann, ist die Quantifizierung und Verifizierungim Reservoir technisch aufwändig. Im Falle einerLeckage muss die freigesetzte Menge quantifiziertwerden, um in die nationale CO2-Bilanz und denEmissionshandel einkalkuliert werden zu können.

• Bodenhebung. Der durch die CO2-Injektion erhöhteReservoirdruck kann zu geringfügiger Hebung führen.Hier stehen Fernerkundungsmethoden (Aufnahmenaus Flugzeugen oder von Satelliten) zur Verfügung, mitdenen selbst geringste Bodenveränderungengemessen werden können.

• Mikroseismizität*. In bestimmten Fällen kann dieInjektion von CO2 dazu führen, dass die Wahrschein-lichkeit von Mikroseismizität* erhöht wird. Deshalbmuss auch die Mikroseismizität* ständig überwachtwerden.

Wie wird überwacht?

Bei bestehenden Demonstrations- und Forschungs-projekten ist bereits eine breite Palette von Über-wachungsmethoden zum Einsatz gekommen. Dazu gehö-ren direkte Methoden, die das CO2 selbst überwachen,und indirekte, die seine Auswirkungen auf Gestein,Flüssigkeiten und die Umwelt messen. Zu den direktenMethoden gehört die Analyse von Flüssigkeiten ausBohrungen oder die Messung von Gaskonzentrationen imBoden und der Atmosphäre. Zu den indirekten Methodengehören geophysikalische Messungen (Seismik), dieÜberwachung des Drucks in Bohrungen oder Messungendes pH-Werts im Grundwasser. Eine Überwachung ist immer erforderlich, egal ob sichder Speicherort unter dem Meer oder an Land befindet.Die Wahl geeigneter Überwachungsmethoden hängt vonden technischen und geologischen Eigenschaften derSpeicherstätte und den Zielen der Überwachung ab. Essteht eine breite Palette von Methoden zur Verfügung

Abbildung 2 Überwachungsboje mitSonnenkollektoren zurStromversorgung,Schwimmkörpern undeiner Vorrichtung zurEntnahme von Gasprobenam Meeresboden.

Abbildung 3Kleine AuswahlverfügbarerÜberwachungsmethodenfür CO2-Speicher undihre Umgebung.


(Abb. 3), von denen viele in der Öl- undGasindustrie gang und gäbe sind. DieseTechniken werden an die Spezifikationenvon CO2 angepasst. Es wird auch an derOptimierung bestehender Methoden undder Entwicklung innovativer Technikengeforscht, um die Auflösung undVerlässlichkeit zu verbessern, Kosten zureduzieren, den Betrieb zu automatisierenund die Wirksamkeit der Speicherung zudemonstrieren.

Überwachungsstrategie

Die Überwachungsstrategie standortspezi-fisch angepasst sein. Berücksichtigt wer-den müssen insbesondere die Speicher-geometrie und –tiefe, die erwarteteAusbreitung der CO2-Fahne*, potenzielle Leckagewege,die Geologie des Deckgebirges*, das Injektionsschemasowie geographische Parameter wie Topographie,Bevölkerungsdichte, Infra-struktur und Ökosysteme.Sobald die geeignetsten Messmethoden und –orte ausge-wählt worden sind, müssen vor Beginn desSpeicherbetriebs „Baseline“-Messkampagnen alsReferenz für Abweichungen von der Norm erstellt werden.Außerdem muss jedes Überwachungsprogramm flexibelgenug sein, um sich im Laufe eines Speicherprojekts wei-terentwickeln zu können. Eine solche Überwachungsstrate-gie bildet eine wesentliche Komponente für dieRisikoanalyse und Überprüfung der Sicherheit undLeistungsfähigkeit eines Standorts. Zusammenfassend wissen wir, dass CO2-Speicherstättenbereits jetzt mit den vielen auf dem Markt oder inEntwicklung befindlichen Methoden überwacht werdenkönnen. Die Forschung ist derzeit dabei, nicht nur neueWerkzeuge (insbesondere für den Meeresboden) zuentwickeln, sondern auch die Überwachungsqualität zuoptimieren und die Kosten zu reduzieren.

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Obwohl die CO2-Speicherung inzwischen allgemein alsmöglicher Baustein zur Milderung des Klimawandelsakzeptiert wird, müssen Sicherheitskriterien im Hinblickauf die menschliche Gesundheit und die lokale Umwelterst noch aufgestellt werden. Erst dann kann die Technikim industriellen Maßstab eingesetzt werden. Diese Krite-rien können als Anforderungen definiert werden, die denBetreibern von den Aufsichtsbehörden auferlegt werden,um sicherzustellen, dass auch auf lange Sicht keine Aus-wirkungen auf Gesundheit, Sicherheit und Umwelt (eins-chließlich der Grundwasserressourcen) zu erwarten sind. Das zentrale Thema bei der geologischen Speicherungvon CO2 ist ihre Dauerhaftigkeit. Leckagen werden dahereigentlich nicht erwartet. Trotzdem oder vielleicht geradedeshalb müssen Risiken eingeschätzt und die Frage‘was wäre wenn?’ vom Betreiber beantwortet werden.Nach den Studien des Weltklimarates IPCC* muss daseingebrachte CO2 mindestens 1000 Jahre lang imUntergrund bleiben, damit sich die atmosphärische CO2-Konzentration stabilisieren oder sogar verringern kann.Dies geschieht durch natürlichen Austausch mit demWasser der Ozeane, wodurch der Anstieg derOberflächentemperatur und die globale Erwärmungminimiert werden. Allerdings müssen die lokalenAuswirkungen eines CO2-Speichers auf einer Zeitskalaeingeschätzt werden, die von einigen Tagen bis hin zuTausenden von Jahren reicht. Jedes Speicherprojekt durchläuft im Laufe seinerLebenszeit mehrere Stadien (Abb. 1). Während all dieserStadien wird die Sicherheit gewährleistet durch:• sorgfältige Charakterisierung und Auswahl von

Standorten;

und damit Vermeidung von ungünstigenWechselwirkungen mit der Bohrung, dem Speicher-gestein*, dem Barrieregestein* und – im Fall einerLeckage – mit dem darüber liegenden Grundwasser.

Sicherheitskriterien für ein Projekt

Vor der Aufnahme jeglicher Arbeiten muss die Sicherheitnachgewiesen werden. Bei der Auswahl des Standortsmüssen folgende Komponenten überprüft werden: • Speichergestein* und Barrieregestein*;• das Deckgebirge* und hier insbesondere diejenigen

undurchlässigen Schichten, die als Sekundärbarrieredienen könnten;

• Geologische Störungen* oder Bohrungen, die alspotenzielle Migrationspfade an die Oberfläche dienenkönnten;

• Trinkwasser führende Schichten;• Besiedlungsdichte und Umweltschutzaspekte an der

Erdoberfläche.Zur Bewertung der Geologie und Geometrie desSpeicherstandorts werden Methoden der Öl- undGasexploration eingesetzt. Die Ausbreitung des CO2,geochemische Wechselwirkungen und geomechanischeEffekte können mit numerischen Simulationen langfristigprognostiziert werden. Auch die Parameter für eineeffiziente Injektion können so ermittelt werden.Dementsprechend kann nach einer sorgfältigenCharakterisierung des Standorts ein sicheres, ‚normales’Speicherverhalten definiert werden, bei dem wir davonausgehen, dass das CO2 im Speicher verbleiben wird.Eine Risikobewertung muss auch Abweichungen undweniger wahrscheinliche Szenarien bedenken,einschließlich unerwarteter Vorfälle. Insbesonderemüssen potenzielle Leckagewege und ihre Auswirkungenvorausschauend bedacht werden (Abb. 2). JedesLeckage-Szenario sollte durch Experten analysiert und -soweit möglich - numerisch modelliert werden, um dieWahrscheinlichkeit des Auftretens und den Schweregradder Konsequenzen zu bewerten. Beispielsweise solltedie Entwicklung der CO2-Fahne* sorgfältig kartiertwerden, um mögliche Verbindungswege zugeologischen Störungen* frühzeitig zu identifizieren. ImRahmen der Risikobewertung sollte die relativeBedeutung verschiedener Eingangsparameter und ihrerUnsicherheiten sorgfältig abgeschätzt werden. Diepotenziellen Auswirkungen des CO2 auf Mensch undUmwelt sollten durch Verträglichkeitsstudien geprüftwerden, was in jedem Genehmigungsverfahren fürindustrielle Anlagen Standard ist. Bei diesem Verfahren

Welche Sicherheitskriterien müssenauferlegt und eingehalten werden?

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Abbildung 1Die verschiedenenStadien einesSpeicherprojekts.

…

~ t0 + 1 Jahret0

Wissen über den StandortVertrauen in die Langzeitprognosen

Hauptstadien eines Speicherprojekts

Zeit

~ t0 + 3 Jahre

~ t0 + 5 Jahre

~ t0 + 40 Jahre

~ t0 + 45 Jahre

Standortwahl

Standort-charakterisierung

Speicherdesignund–

konstruktion

Injektionsbetrieb

Verschluss

Langzeitspeicherung

Um Sicherheit und Effektivität der CO2-Speicherung sicherzustellen, müssen von den Aufsichts-behörden Auflagen für den Betrieb vorgeschrieben und von den Betreibern eingehalten werden.

• Sicherheitsanalysen;• den korrekten Betrieb;• einen geeigneten Über-

wachungsplan; • einen geeigneten Sanierungs-

plan.Die damit zusammenhängen-den Ziele sind:• Dichtigkeit des Speichers;• Bohrlochsicherheit;• Bewahrung der Speicher-

eigenschaften (einschließlichder Porosität*, Permeabilität*und Injektivität*);

• Erhalt der Undurchlässigkeitdes Barrieregesteins*;

• Berücksichtigung der Zusam-mensetzung des CO2-Stroms


Abbildung 2Beispiele potenziellerLeckage-Szenarien.

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- 900 m

- 1 700 m

- 2 200 m

Zu schützender Süßwasser-

Aquifer

Salinarer Aquifer (Speichergestein)

Undichtigkeit des Barrieregesteins

Undichtigkeit entlang geologischer Störungen

Undichtigkeit entlang von Altbohrungen Barrieregestein

CO2-Leckageszenarien

Kraftwerk mitCO2-Abscheidung

GeologischeStörung

Überwachungs-bohrung

Aufgegebene- Erdölförder-bohrung

CO2-Injektions-bohrung

Trink-wasser-gewinnung

CO2 -Fahne im Speichergestein

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b

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werden sowohl normale als auch Leckage-Szenariendurchgespielt, um jegliche Risiken im Zusammenhangmit der Anlage abzuschätzen.Kurz- und langfristige Überwachungsprogramme solltenentsprechend der Verträglichkeitsanalyse erstellt werden,um die im Rahmen der verschiedenen Szenarienfestgelegten Parameter zu kontrollieren. Hauptziele sinddie Darstellung der CO2-Ausbreitung, die Überprüfung derIntegrität von Bohrungen und Barrieregestein*, dasAufspüren von Leckagen und die Beurteilung derGrundwasserqualität. Der Abhilfe- und Schaden-minderungsplan ist die letzte Komponente derSicherheitsanalyse und enthält eine Liste vonKorrektivmaßnahmen für den Fall einer Leckage oderunnormalen Verhaltens. Er berücksichtigt die Integritätdes Barrieregesteins* und der Bohrungen, sowohlwährend als auch nach der Injektion, und beinhaltet auchextreme Abhilfemaßnahmen wie das Leerpumpen einesSpeichers (Rückholbarkeit). Hierzu ist ausführlichesKnow-how aus den Standardmethoden der Erdöl- undErdgasindustrie vorhanden, wie Bohrungsreparaturen,Reduzierung des Injektionsdrucks, partielle odervollständige Gasrückförderung, Wasserförderung zurDruckreduzierung, Gasförderung aus oberflächennahenHorizonten usw.

Sicherheitskriterien während und nachder Betriebsphase

Das Hauptaugenmerk für die Sicherheit eines Speichersliegt auf der Betriebsphase. Nachdem die Injektionbeendet ist, macht der Druckabfall den Speicherstandortsicherer. Das Vertrauen darauf, dass CO2 sichereingebracht und gelagert werden kann, beruht auf derbereits vorhandenen Erfahrung der Industrie. CO2 ist einalltägliches Produkt, das in diversen Industriezweigenverwendet wird, so dass die Handhabung dieser Substanzkeine neuen Probleme aufwirft. Die Arbeitsprozesse undihre Steuerung beruhen in erster Linie auf dem Know-howder Erdöl- und Erdgasindustrie, insbesondere dersaisonalen Speicherung von Erdgas und den Methodenzur Ausbeutesteigerung bei der Ölförderung (EOR*). DieHauptparameter, die gesteuert werden müssen, sind:• der Injektionsdruck und die Flussrate – ersterer darf den

kritischen Druck zur Bruchbildung im Barrieregestein*nicht überschreiten;

• das injizierte Volumen, zum Abgleich mit denModellprognosen;

• 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 Verhaltendes eingebrachten CO2 wiederholt mit den Prognosenverglichen werden. Dadurch wird das Wissen über denStandort kontinuierlich verbessert. Wenn einunerwartetes Verhalten entdeckt wird, sollten dieÜberwachungsprogramme aktualisiert und ggf.Korrekturmaßnahmen ergriffen werden. Wird eineLeckage vermutet, können geeignete Überwachungs-methoden auf einen bestimmten Bereich desSpeicherstandorts, vom Reservoir bis zur Oberfläche,fokussiert werden. Diese würden den Aufstieg von CO2und eventuelle negativen Auswirkungen aufGrundwasser, Mensch und Umwelt entdecken. Nach Abschluss der Injektion beginnt dieVerschlussphase: Bohrungen müssen ordnungsgemäßverschlossen und stillgelegt, das Modellierungs- undÜberwachungsprogramm aktualisiert und ggf.Korrekturmaßnahmen in Angriff genommen werden.Sobald das Risiko als ausreichend niedrig betrachtetwird, kann die Haftung für die Lagerung auf die nationalenBehörden übertragen und der Überwachungsplanminimiert oder später eingestellt werden. Die europäische CCS*-Richtlinie 2009/31/EG schaffteinen rechtlichen Rahmen für die Abscheidung und geolo-gische 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 denerfolgreichen industriellen Einsatz der CO2-Lagerungwesentlich. Sie müssen an jeden einzelnenSpeicherstandort angepasst werden. DieSicherheitskriterien sind für die öffentliche Akzeptanzbesonders wichtig und spielen eine wesentliche Rolle imGenehmigungsverfahren, bei dem die Aufsichtsbehördenüber die Sicherheitsanforderungen entscheiden müssen.

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Aquifer: durchlässige (poröse und permeable) Gesteins-formation, die Wasser enthält. Oberflächennahe Aquifereenthalten Süßwasser, das für die Trinkwassergewinnungverwendet 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 übereinem Speichergestein*, die als Barriere gegen Flüssigkeits-und Gasbewegungen dienen.CCS: international gebräuchliche Abkürzung für CO2-Abscheidung und -Speicherung (CO2 Capture and Storage).CO2-Fahne: räumliche Verbreitung der freien CO2-Phase imGestein.CSLF: Abkürzung für Carbon Sequestration LeadershipForum. Das CSLF ist eine internationale Initiative zumKlimaschutz, die ihren Schwerpunkt in der Entwicklungkosteneffektiver Technologien zu Abscheidung, Transportund langfristiger Lagerung von Kohlendioxid hat.Deckgebirge: die geologischen Gesteinsschichten zwischendem Barrieregestein* und der Erdoberfläche bzw. demMeeresboden. Enhanced Oil Recovery (EOR): Methode zurAusbeutesteigerung bei der Erdölproduktion: durch Injektionvon Flüssigkeiten oder Gasen (z.B. Heißdampf oder CO2) indie Lagerstätte wird zusätzliches Öl mobilisiert.Geocapacity: ein (abgeschlossenes) europäischesForschungsprojekt zur Einschätzung der geologischenSpeicherkapazität für anthropogene CO2-Emissionen in Europa.GESTCO: ein (abgeschlossenes) europäischesForschungsprojekt zur Einschätzung der geologischenSpeichermöglichkeiten für CO2 in 8 Ländern (Norwegen,Dänemark, Großbritannien, Belgien, Niederlande,Deutschland, Frankreich und Griechenland).IEA-GHG: Das F&E-Programm zu Treibhausgasen derInternationalen Energieagentur. Ziel ist die Bewertung vonTechnologien zur Reduzierung der Treibhausgasemission, dieVerbreitung der Ergebnisse dieser Studien und die Benennungvon Zielen für Forschung, Entwicklung und Demonstration unddie Förderung der entsprechenden Arbeiten.Injektivität: beschreibt, wie gut eine Flüssigkeit oder Gas(wie CO2) in eine geologische Formation eingebrachtwerden kann. Sie wird definiert als die Injektionsrate geteiltdurch die Druckdifferenz zwischen Bohrung und Formationam Injektionspunkt. IPCC: Abkürzung für Intergovernmental Panel on Climate

Glossar

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.htmETS-System:http://ec.europa.eu/environment/climat/emission.htm

Webseite der IEA GHG über Überwachungsmethoden:http://www.co2captureandstorage.info/co2tool_v2.1beta/introduction.html

Change (Weltklimarat). Diese Organisation wurde 1988 vonder WMO (Weltorganisation für Meteorologie) und dem UNEP(Umweltprogramm der Vereinten Nationen) gegründet, umdie für das Verständnis des Klimawandels und seinerAuswirkungen relevanten wissenschaftlichen, technischenund sozioökonomischen Informationen zu beurteilen. DasIPCC und Al Gore erhielten 2007 den Friedensnobelpreis.Lithostatischer Druck: Umgebungsdruck, der auf einGestein in der Tiefe wirkt. Der lithostatische Druck wird vonder überlagernden Gesteinssäule ausgeübt und nimmt mitder Tiefe zu.Mikroseismizität: leichtes Zittern oder Vibration in derErdkruste, welches durch verschiedene natürliche oderkünstliche Auslöser verursacht werden kann.Natürliches Analog: natürliche CO2-Anreicherung oderLagerstätte, deren Untersuchung unser Verständnis derlangfristigen Entwicklung von CO2 in tiefen geologischenSystemen verbessert. Es gibt sowohl dichte als auchundichte natürliche CO2-Lagerstätten. Permeabilität: Fähigkeit von porösen Gesteinen zurDurchleitung einer Flüssigkeit; sie ist ein Maß dafür, wieleicht Flüssigkeit unter einem Druckgradienten fließt.pH: Maß für den Säuregrad einer Lösung. Porosität: Anteil des Porenraums am Gesamtvolumeneines Gesteins in Prozent. Der Porenraum eines Gesteinsist mit verschiedenen Flüssigkeiten oder Gasen gefüllt –normalerweise Wasser. Aber auch Öl, Erdgas oder natürlichgebildetes CO2 können in den Gesteinsporen vorhanden sein.Sedimentbecken: Senke, in der über geologische ZeiträumeSedimentgesteine in Schichten übereinander abgelagertwerden. Die bekanntesten Sedimentgesteine sind Tonstein,Sandstein, Kalkstein, Mergel, Gips und Steinsalz.Sole: sehr salziges Wasser, d.h. mit einer hohenKonzentration an gelösten Salzen.Speichergestein: Gesteinsformation, die ausreichendporös und permeabel ist, um CO2 aufzunehmen und zulagern. Sandstein und Kalkstein sind die am häufigstenvorkommenden Speichergesteine.Störung: Eine Zone im Gestein, entlang dererScherbewegungen den ursprünglichen Gesteinsverbanddurchtrennt und versetzt haben. Überkritisch: Phasenzustand oberhalb von bestimmtenDrücken und Temperaturen (CO2: 7,38 MPa und 31,03°C), derweder flüssig noch gasförmig ist. Überkritisches CO2 verhältsich wie ein Gas, hat aber eine Dichte wie eine Flüssigkeit.

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CO2GeoNet ist ein Europäisches Exzellenznetzwerk,das unabhängige wissenschaftliche Informationenüber die Sicherheit und Effizienz der geologischenCO2-Speicherung bereitstellt. Der Verbund umfasstmehr als 150 Wissenschaftler an 13 öffentlichenForschungsinstituten, die in allen Aspekten derForschung zur geologischen CO2-Speicherung interna-tional hoch angesehen sind. Das Netzwerk wurde vonder Europäischen Kommission im Rahmen des 6.Rahmenprogramms gefördert.

Diese Institute sind an CO2GeoNet beteiligt:

BGR , BGS , BRGM , GEUS , Heriot WattUniversity , IFP , Imperial College , NIVA ,OGS , IRIS , SINTEF , TNO ,Sapienza Universität in Rom .

Aktivitäten des Netzwerks

Die Forscher des Netzwerks arbeiten zusammen, umdas Wissen über die geologische CO2-Speicherungkontinuierlich zu erweitern und die Werkzeuge füreine sichere Anwendung weiter zu verbessern. Siesind in mehreren hochkarätigen Forschungsprojektenmit allen Aspekten dieses Themas befasst:Speichergestein*, Barrieregestein*, potenzielleWege der CO2-Migration an die Oberfläche, möglicheAuswirkungen auf Menschen und lokale Ökosystemeim Falle einer Leckage sowie Öffentlichkeitsarbeitund Kommunikation. Die Stärke von CO2GeoNet liegt in seiner Fähigkeit,multidisziplinäre Teams von sehr er fahrenenSpezialisten zu bilden und dadurch die individuellenFacetten der geologischen Speicherung und ihreWechselwirkungen untereinander und in einem über-geordneten System besser zu verstehen. Neben seinen Forschungsaktivitäten bietet CO2GeoNetaußerdem:• Schulung und Förderung von Wissenschaftlern und

Ingenieuren, die für die Umsetzung der Technologiegebraucht werden;

• wissenschaftliche Beratung und Prüfung vonProjektvorschlägen (geotechnische Qualität,Umweltschutz, Risikomanagement, Planungs-und behördliche Fragen usw.);

• unabhängige, neutrale Informationen auf derGrundlage eigener Forschungsergebnisse;

• Dialog mit allen Akteuren und Betroffenen.

Um die öffentliche Akzeptanz für die geologische CO2-

Speicherung als praktikablen Beitrag zumKlimaschutz zu verbessern, hat CO2GeoNet die grund-legende Frage „Was bedeutet eigentlich geologischeSpeicherung von CO2?” in Angriff genommen. EinGremium exzellenter CO2GeoNet-Wissenschaftler hatAntworten auf sechs Fragen zu diesem Thema erarbeitet,die auf dem neusten Stand der Technik sind. Siebasieren auf zehn Jahren europäischer Forschungund den praktischen Erfahrungen bei weltweitenDemonstrationsprojekten. Mit der vorliegendenBroschüre sollen einem breiten Publikum klare undunpar teiische wissenschaftliche Informationenzugänglich gemacht und der Dialog über die geologischeCO2-Speicherung gefördert werden. Die englischeOriginalausgabe wurde beim ersten Schulungs- undDialogworkshop des Netzwerks präsentiert, der am 3.Oktober 2007 in Paris stattfand. Die Teilnehmer desWorkshops waren Vertreter von Interessenverbändenund Industrie, Ingenieure und Wissenschaftlicher,politische Entscheidungsträger, Journalisten, NROs,Soziologen, Lehrer und Studierende – insgesamt 170Menschen aus 21 verschiedenen Ländern. DerWorkshop gab ihnen die Möglichkeit, Standpunkte zudiskutieren und das Wissen über die geologischeCO2-Speicherung zu erweitern.

Wenn Sie weitere Informationen wünschen oder sich füreine ähnlich gestaltete Schulung über die geologischeCO2-Speicherung interessieren, wenden Sie sich bittean das Sekretariat von CO2GeoNet [email protected], oder besuchen Sie unsereWebsite unter www.co2geonet.eu.

Was CO2GeoNet für Sie tun kann


www.co2geonet.euSekretariat: [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-WattUniversity, 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 SINTEFPetroleumsforskning AS, TNO Netherlands Organisation for Applied Scientific Research, URS Sapienza University of Rome Dip.Scienze della Terra.

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CO2GeoNetDas Europäische Exzellenznetzwerk

für die geologische Speicherung von CO2

ISBN : 978-2 -7159-2456-7

Geologische CO2-Speicherung - was ist das?

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