Eine gute Kombination: Kohlendioxidabscheidung und geothermische Energie
Die Welt wird eine Vielzahl von Energielösungen benötigen, um CO2-Neutralität zu erreichen und die Auswirkungen des Klimawandels zu mindern. Gleichzeitig entwickeln Forschende weltweit innovative Technologien zur CO2-Abscheidung, um der Atmosphäre Kohlendioxid zu entziehen und es sicher im Untergrund zu speichern. Ein innovativer neuer Vorschlag verbindet diese beiden Ziele, indem die CO2-Abscheidung und -speicherung (CCS) mit der Nutzung superkritischer geothermischer Systeme (supercritical geothermal system, SCGS) in Vulkangebieten kombiniert werden, d. h. geothermischen Systemen mit sehr hohen Temperaturen mit höherer potenzieller Energie. Mit dieser Verfahrensweise könnte die CO2-Abscheidung und -speicherung kostengünstiger werden. Nun ist diese Methode zwar vielversprechend, erfordert aber die Injektion von Fluiden tief in den Untergrund, was mit seismischen Risiken verbunden ist. Im Rahmen des mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen durchgeführten Projekts ARMISTICE analysierten die Forschenden das von dem neuen Verfahren ausgehende Risiko der Seismizität, indem komplexe Modelle zur Vorhersage potenzieller Erdbeben durch Fluideinspritzung herangezogen wurden. Die Projektergebnisse ebnen den Weg für die sichere Erschließung dieser neuen Energiequelle, der CCS-SCGS-Systeme, die bis heute weitgehend unerforscht ist. „Das ist eine innovative Idee, und ich würde sagen, wir sind die Ersten, die sie untersuchen“, sagt Victor Vilarrasa, fest beim Spanischen Nationalen Forschungsrat (CSIC) angestellter Wissenschaftler und Koordinator des Projekts ARMISTICE.
Das Potenzial für die sichere Anwendung erschließen
Im Zuge des Projekts ARMISTICE wurde das Potenzial für eine sichere Kombination von CCS- und SCGS-Technologien erkundet. Da noch kein Standort für die Erprobung der neuen Technologie zur Verfügung steht, stützten sich die Methoden auf Modellsimulationen unter Einsatz eines projektintern entwickelten neuen Codes. Das eingespritzte Fluid ist zum Beispiel viel kälter als das Gestein und wird es mit der Zeit abkühlen. Diese Abkühlung bewirkt eine Kontraktion des Gesteins und damit Spannungsänderungen, die Verwerfungen destabilisieren und Erdbeben auslösen können, was das Team anhand der Modellierung untersucht hat. „Wir haben geschätzt, dass die abkühlungsinduzierte Seismizität erst nach einigen Jahren des Betriebs relevant werden könnte, in der Größenordnung von zehn Jahren“, sagt Vilarrasa. „Es sind weitere Studien erforderlich, um zu ermitteln, wie wir sie abmildern können.“ Das Team hat keine Möglichkeiten gefunden, um induzierter Seismizität vorzubeugen, aber das wird der Schwerpunkt zukünftiger Forschung sein. „Das wichtigste Ergebnis ist, dass die Kombination von CCS und SCGS realisierbar ist und bei einem Anstieg des CO2-Preises wirtschaftlich attraktiv werden könnte“, so Vilarrasa.
Zukünftige Erkundungen
Das Team wird weiterhin CCS-SCGS-Systeme erforschen. „Das ist ein sehr interessantes Thema und wir wittern ein Riesenpotenzial“, bekräftigt Vilarrasa. Der elektrische Strom, der mit überkritischem Wasser erzeugt werden kann, werde im Vergleich zu konventionellen Hydrogeothermiebohrungen auf das Zehnfache geschätzt, erklärt Vilarrasa: „Dies bedeutet, dass die Schätzung, dass die geothermische Energie bis 2050 5 % des gesamten weltweiten Stroms liefern wird, deutlich auf etwa 30 % erhöht werden könnte, was eine zuverlässige Stromversorgung garantieren würde“, fügt er hinzu.
Schlüsselbegriffe
ARMISTICE, Geothermie, Seismizität, Erdbeben, Risiko, Kohlendioxidabscheidung, Technologien, Klima, Fluid, Strom, Versorgung
