Bericht | „Glückauf" für ProSalz – Die sichere Nutzung von Salzlagerstätten als Rohstoff und Energiespeicher im Untergrund

Vor der Grubeneinfahrt (Foto: S. Weber, K+S).

Salzlagerstätten haben in Deutschland eine erhebliche wirtschaftliche Bedeutung. Nicht nur als Rohstoffquelle sondern auch, was weniger bekannt ist, als Energiespeicher. Aufgrund der hohen Undurchlässigkeit des Salzgesteins eignen sie sich gut als Speichermedium für verschiedene Flüssigkeiten und Gase. Hierzu werden im Salzgestein künstliche Hohlräume geschaffen, sogenannten Kavernen, in die sich beispielsweise Erdgas, Wasserstoff oder auch Erdöl einlagern lassen. Das sichert selbst bei Bedarfsspitzen eine stabile Energieversorgung. Kavernenstrukturen können auch auf natürliche Weise entstehen, weshalb sie im aktiven Salzbergbau anzutreffen sind. Das macht sich das Projekt „ProSalz - Prozessverständnis, Skalierbarkeit und Übertragbarkeit von reaktivem Mehrphasentransport in Salzlagerstätten“ zunutze. Es erforscht in einem aktiven Salzbergwerk die Prozesse zwischen Salz, Gas und Wasser im Übergang von Kaverne zum Festgestein.

Die Nutzung von Salzlagerstätten erfordert beherrschbare Prozesse. Trotz der vordergründig hohen Undurchlässigkeit des Salzes birgt der Kontakt von Salz mit Gasen oder Flüssigkeiten die Gefahr, dass umgebende Schichten ungewollt verändert werden. Forschungsbedarf besteht insbesondere bei der Beurteilung der Wechselwirkungen zwischen Salz, Gas und Wasser. Im Rahmen des Fachprogramms „Geoforschung für Nachhaltigkeit (Geo:N)“ will das Projekt ProSalz unter der Leitung von Bettina Strauch, GFZ-Sektion Anorganische und Isotopengeochemie, klären, ob und in welchen zeitlichen und räumlichen Dimensionen Fluidmigrationen, also Bewegungen von Flüssigkeiten und Gasen, in Randbereichen künstlicher und natürlicher kavernöser Salzstrukturen stattfinden.

Da Speicherkavernen wegen ihrer Konstruktion nicht direkt zugänglich sind, nutzen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ein Salzbergwerk bei Fulda für ihre Untersuchungen. Entlang verschiedener Messprofile wollen sie die Übergangszone zwischen Salzgestein und Kaverne mit geochemischen und geophysikalischen Methoden untersuchen. Vergleichende Experimente sind auf verschiedenen Maßstäben im Labor geplant. Von großvolumigen Versuchen im 400 Liter-Druckbehälter bis hin zu mikroskopischen Analysen wird dabei der Einfluss von Salzmineralogie, Feuchtegehalt, Gaszusammensetzung sowie Temperatur- und Druckgradienten auf die Fluidmigration untersucht. Der Datensatz wird durch isotopen- und gesteinsgeochemische Untersuchungen ergänzt. Die Ergebnisse bilden die Grundlage für numerische Simulationen und Modelle, die auf natürliche und künstliche Systeme übertragbar sein sollen. Bettina Strauch: „Unser Ziel ist es, zukünftig die Auswahl und das Monitoring von Speicherkavernen-Standorten zu erleichtern und zur sicheren Vorerkundung von Kalisalzlagerstätten beizutragen.

Am Projektstandort bei Fulda fand am 4. Juli das Kick-off Meeting des BMBF-geförderten Verbundprojekts statt. Neben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus den GFZ-Sektionen Anorganische- und Isotopengeochemie, Fluidsystemmodellierung und dem Zentrum für Wissenschaftliches Bohren, waren Vertreterinnen und Vertreter der Projektpartner der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen, der K+S Aktiengesellschaft sowie der Firma Untergrundspeicher-Geotechnologie-Systeme (UGS GmbH) beteiligt. Bei einer ersten Grubeneinfahrt bestimmten sie zusammen mit den Bergleuten vor Ort die Strecken für die Messprofile. Außerdem wurde ein erster Messaufbau installiert, der kontinuierlich die Zusammensetzung der freiwerdenden Gase in der Nähe eines natürlichen Hohlraums aufzeichnen soll. Nach erfolgter Genehmigung durch das Bergamt werden die Arbeiten Untertage fortgesetzt. Bis dahin sollen die Laborarbeiten an ersten Salzproben beginnen.

10.07.2017, Ariane Kujau