Projekt SAMUH2 - Sichere und innovative Erschließungskonzepte für Ausbau, Nachnutzung und Monitoring von Untergrundspeichern für Wasserstoff; Teilvorhaben: Simulation von Salzkavernenspeichern

Abstract

Im Rahmen des Verbundprojekts SAMUH2 ("Sichere und innovative Erschließungskonzepte für Ausbau, Nachnutzung und Monitoring von Untergrundspeichern für Wasserstoff") untersuchte das Institut für Gebirgsmechanik GmbH (IfG) die gebirgsmechanischen, technischen und sicherheitsrelevanten Anforderungen an die Speicherung von Wasserstoff in Salzkavernen. Ziel war die Entwicklung wissenschaftlich fundierter Grundlagen für die Umrüstung bestehender Untergrundspeicher. Im ersten Arbeitsschwerpunkt wurde eine Szenarienanalyse potenzieller Gefährdungsereignisse durchgeführt. Die Untersuchung zeigte, dass die geologische Barriere des Salzgesteins bei Einhaltung etablierter gebirgsmechanischer Auslegungskriterien auch für die Wasserstoffspeicherung eine hohe Sicherheit gewährleistet. Zur Bewertung des Dichtheitsverhaltens wurden Laborversuche an Steinsalz- und Zementproben unter Einsatz von Wasserstoff und Stickstoff durchgeführt. Die Ergebnisse belegen, dass sowohl Steinsalz als auch die untersuchten Zemente unter ausreichend hoher Gebirgsdruckeinspannung äußerst geringe Permeabilitäten aufweisen und gegenüber Wasserstoff vergleichbare Dichtheitseigenschaften zeigen wie gegenüber Stickstoff. Ein weiterer Schwerpunkt lag auf numerischen Simulationen von Kavernenfeldern mit gegenläufigen Speicherzyklen von Wasserstoff- und Erdgaskavernen. Mithilfe thermo-mechanisch gekoppelter 3D-Modelle wurden verschiedene Kavernengeometrien und Betriebsregime untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass bei ausreichend dimensionierten Pfeilerbreiten die geologische und technische Dichtheit auch bei antizyklischem Betrieb gewährleistet werden kann. Insgesamt bestätigt die Studie die grundsätzliche Eignung von Salzkavernen für die langfristige Speicherung von Wasserstoff. Die Erfahrungen aus der Erdgasspeicherung können weitgehend übertragen werden, müssen jedoch um wasserstoffspezifische Aspekte ergänzt werden.