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Kavernenspeicher 12.4.2017

Salzstrukturen in Norddeutschland
© BGR

Salzkavernen deutschlandweit nutzen

Welche Salzformationen eignen sich zur Speicherung von Wasserstoff oder

Druckluft? Im Forschungsprojekt InSpEE-DS entwickeln Wissenschaftler

Kriterien mit denen sich  mögliche Standorte auch dann bewerten lassen,

auch wenn sich deren Erkundung noch in einem frühen Stadium befindet.

Gegenüber dem Vorläuferprojekts InSpEE weiteten die Forscher Ihre

Untersuchungen auf ganz Deutschland und auf spezielle Salzformationen

aus.

Projektstatus Zusammenstellung und Auswertung der geologischen Daten zu den flach lagernden Salzschichten Deutschlands
Projektlaufzeit Oktober 2015 bis März 2019

Wissenschaftler bei KBB Underground Technologies erarbeiten gemeinsam mit ihren Projektpartnern Planungsgrundlagen zur Standortauswahl und zur Errichtung von Speicherkavernen in Salzstöcken. Solche Kavernen könnten erneuerbare Energie in Form von Wasserstoff oder Druckluft speichern. Während sich das Vorgängerprojekt InSpEE auf Salzformationen großer Mächtigkeit in Norddeutschland beschränkte, werden jetzt unterschiedliche Salzstrukturen in ganz Deutschland einbezogen. Die Forscher erarbeiten Anforderungen und Kriterien, mit denen sie auch flach lagernde Salinar-Formationen und Mehrfach- bzw. Doppelsalinare bewerten können. Einschätzungen sollen auch dann möglich werden, wenn sich die Standorterkundung in einem noch frühen Stadium befindet und die Kenntnisse zum Aufbau der Salinar-Formationen gering sind.

Potenziale in ganz Deutschland

Flach lagernde Salzschichten - gerade außerhalb von Niedersachsen und Schleswig-Holstein - bieten ein großes Potenzial für eine dezentrale Speicherung erneuerbarer Energien. Geologische Erkundungsergebnisse zeigen dies beispielsweise für Nordrhein-Westfalen, Thüringen, Hessen, Sachsen-Anhalt, Brandenburg und Baden-Württemberg. Für die Abschätzung der Speichermöglichkeiten bereiten die Wissenschaftler geologische Daten auf. Dazu zählen Verbreitung, Tiefenlage und Lagerungsverhältnissen der Salinargesteine. Die Datenanalyse sollen mit mineralogisch-geochemischen Untersuchungen, Bestimmungen geotechnisch relevanter Gesteinsparameter und umfangreiche numerische Modellrechnungen zur Kavernenauslegung ergänzt werden. 

Potenziale auch in komplexe Salzstrukturen

Etwa 100 von insgesamt rund 700 Salzstrukturen Norddeutschlands sind sehr komplex aufgebaut. Sie kommen in einem begrenzten Gebiet vor, welches sich über Schleswig-Holstein, Hamburg, den nördlichen Teil Niedersachsens und Teile des deutschen Nordsee-Sektors erstreckt. Die als Doppel- beziehunsgsweise Mehrfachsalinare bezeichneten Strukturen bestehen nicht allein aus Salinaren der Zechstein-Folge. Sie enthalten zusätzlich auch Salinar-Schichten aus dem Rotliegend und teilweise aus dem Keuper. Deren Zusammensetzung und geomechanischen Eigenschaften unterscheiden sich von den Zechstein-Salinaren.

Über den inneren Aufbau der Mehrfachsalinare ist im Vergleich zu den ausschließlich aus Zechstein aufgebauten Salzstrukturen wenig bekannt, da diese Strukturen bisher nicht bergbaulich genutzt werden. Die Forscher wählten für die Potenzialabschätzung daher einen vorsichtigen Ansatz: Sie berücksichtigen nur Rotliegendsalinar im Inneren eines Doppelsalinars. Darüber hinaus liegen eine ganze Reihe der Mehrfachsalinar-Strukturen in größerer Tiefe. Diese wurden in Übereinstimmung mit dem Kriterienkatalog des Vorgängerprojektes InSpEE nicht berücksichtigt. Da die Doppel- beziehungsweise Mehrfachsalinare küstennah liegen, könnten Kavernen nahe zu bestehenden und zukünftigen Windenergieanlagen onshore und offshore ausgesolt werden. Auch die bei dem Kavernenbau anfallende Sole ließe sich so vergleichsweise einfach entsorgen. Dies ist für die Potenzialbetrachtung der bisher ausgeschlossenen Strukturbereiche von besonderer Bedeutung.

Noch reichen die geologischen und geomechanischen Kenntnisse nicht aus, um sicherheitstechnische Aspekte in derartigen Kavernenstandorten zu bewerten und darauf aufbauend ökonomische Machbarkeitsstudien erstellen zu können.

Kriterien für Süddeutschland optimieren

Die Erfahrungen im Kavernenbau in Deutschland beziehen sich hauptsächlich auf große Mächtigkeiten und gute Salzqualität. In Norddeutschland ist die Zahl potenziell geeigneter Strukturen groß. Deshalb bestand bisher keine Notwendigkeit, Mindestmächtigkeiten zu optimieren oder geringere Anforderungen an die Qualität des zu solenden Salzes zu stellen.

Wollte man diese Kriterien auch für den süddeutschen Raum beibehalten, wäre dort ein Kavernenbau kaum möglich. Es werden aber in Europa Salinar-Formationen geringer Mächtigkeiten für den Kavernenbau genutzt. Ziel der einzelnen Arbeitspakete ist es, fundierte Potenzialabschätzungen zu ermöglichen und Potenzial für bisher nicht berücksichtigte Salinar-Formationen geringer Mächtigkeit abzuschätzen.

Hierzu sammeln die Forscher vorhandenes Wissen und generieren neue Erkenntnisse bezüglich des Aufbaus, des gebirgsmechanischen Verhaltens und des regionalen Umfeldes für diese Salinar-Formationen. Am Beispiel einer flach lagernden Salinar-Formation bearbeiten sie detailliert deren regionales Umfeld und setzen es in einem 3D-Modell um.

Um auf den inneren Aufbau der Doppel- und Mehrfachsalinare zu schließen nutzen die Forscher Daten der Geologischen Landesämtern und privater Firmen. Ausgewertet werden seismischen Erkundungsdaten sowie Bohrdaten, Bohrkerne und der aus Kartenwerken und Strukturbeschreibungen verfügbaren Informationen zur Form und Entwicklung der Salzstrukturen. Im Anschluss werden auf dieser Datenbasis für diese erstmalig 3D-Modelle einzelner Strukturen erarbeitet, welche die Aussagequalität für die Bewertung des Speicherpotenzials der Mehrfachsalinar-Strukturen für erneuerbare Energien deutlich erhöhen.

Trotz des teilweise theoretischen Charakters des Vorhabens wird die Realisierungschance nicht herabgesetzt. Es gibt kein Abbruchkriterium innerhalb des Projektes. Der erreichbare Grad der Detaillierung und Realitätstreue und somit die erreichbare Genauigkeit der Potenzialabschätzung ist allerdings von der Qualität der Basisdaten abhängig.

Projektgliederung

Im Rahmen des Vorhabens „Informationssystem Salz: Planungsgrundlagen, Auswahlkriterien und Potenzialabschätzung für die Errichtung von Salzkavernen zur Speicherung von Erneuerbaren Energien (Wasserstoff und Druckluft) – Doppelsalinare und flach lagernde Salzschichten“ werden folgende Themenschwerpunkte bearbeitet:

Teilprojekt Salz- und Strukturgeologie (BGR)

AP 1: Flach lagernde Salinar-Formationen: Zusammenstellung und Auswertung der geologischen Daten zu den flach lagernden Salzschichten Deutschlands

AP 2: Flach lagernde Salinar-Formationen: Untersuchung der Lagerungsverhältnisse und der Eigenschaften von flach lagernden Salinar-Formationen, stofflich-strukturelle Charakterisierung der Salinar-Formationen

AP 3: Doppel- und Mehrfachsalinare: Stofflich-strukturelle Charakterisierung der Salinar-Formationen, Untersuchung des Internbaus und geologische 3D-Modelle

Teilprojekt Gebirgsmechanische Anforderungen (IGtH/IUB)

AP 4: Flach lagernde Salinar-Formationen: Gebirgsmechanische Anforderungen

AP 5: Doppel- und Mehrfachsalinare: Gebirgsmechanische Anforderungen

Teilprojekt Bewertungskriterien und Potenzialabschätzung (KBB UT)

AP 6: Flach lagernde Salinar-Formationen: Kriterien und Planungsgrundlagen für die Potenzialabschätzung

AP 7: Flach lagernde Salinar-Formationen: Ermittlung des Speicherpotenzials

AP 8: Doppel- und Mehrfachsalinare: Präzisierung des Speicherpotenzials

Gefördert durch die Bundesregierung aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages

Termine

31. Mai 2017
Intersolar Europe 2017

31. Mai 2017
ees Europe

1. Juni 2017
8. Forum ElektroMobilität – KONGRESS

» Alle Termine

Infobox

Vorgängerprojekt

Infos zum Vorgängerprojekt InSpEE gibt es unter folgender Projektvisitenkarte.

Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.