Übersicht über die Arbeitspakete

AP 1: Weiterentwicklung Speicherkonzepte: Konzeption zur Umwidmung, Ertüchtigung und Nachnutzung von Untertagespeichern (KIT-TP, KIT-IG, IfG, Piewak & Partner, Uniper SE, SGW, Dyckerhoff)
Da aufgrund des Kavernenalters die Speicherkapazität in Deutschland in den nächsten Jahren vermutlich zurückgehen wird, werden im AP 1 die Konsequenzen der klassischen Verwahrung untersucht und Ansätze für eine Nachnutzung unter Erhalt eines signifikanten Anteils an Speicherkapazität entwickelt. AP 1 ist folgendermaßen gegliedert:
AP 1a, FEP-Analyse als Basis für eine Szenarienanalyse potentieller Gefährdungsereignisse, insbesondere mit Blick auf die H2-Speicherung (IfG, Uniper, SGW): Verbale und modelltechnische Bewertung der Konsequenzen möglicher Szenarien beim Betrieb von H2-Kavernen auf Basis der Analyse von Features, Events u. resultierenden Prozessen.
AP 1b, Entwicklung innovativer Speichererschließungskonzepte für Poren- und Kavernenspeicher (KIT-TP, Piewak, &Partner, TUDa, KIT-SG, SGW): Untersuchung, wie Kavernen- und Porenspeicher über geneigte bzw. horizontale Bohrungen optimiert erschlossen werden können, insbesondere unter geomechanischen Gesichtspunkten und unter Berücksichtigung der bohrtechnischen Herausforderungen sowie des Spannungsfeldes.
AP 1c, Entwicklung von Ertüchtigungs- Nachnutzungs und Umwidmungskonzepten für Kavernenspeicher (KIT-TP, HoMe, Piewak &Partner, SGW, IfG): Recherche zu Kavernenversagen, Konzeption zur Umwidmung bzw. Nachnutzung von Kavernen mit funktionalisierten Füllmaterialien (die u.a. auch zur mikrobiellen Methanisierung genutzt werden könnten) & Ermittlung kritischer Strainraten für langfristige Nutzung verschiedener Kavernenformen.
AP 1d, Standortunabhängige Ableitung sowie Beurteilung von Konzepten zum Bohrungsverschluss (KIT-TP, IfG, Uniper, SGW): Verbesserung von Bohrungsverschlusskonzepten & Entwicklung innovativer Konzepte, die thermo-hydro-mechanisch-chemische Prozesse berücksichtigen.
AP 1e, Interdisziplinäre Workshops (alle): (Weiter)entwicklung von Konzepten zu in H2-Speicherumwidmung, Speichererschließung & Bohrlochverschluss

AP 2: Labor- & Technikumsexperimente (KIT-TP, KIT-IMB, KIT-IG, KIT-SG, HoMe, Gesteinslabor Jahns, Dyckerhoff GmbH,  SGW, Uniper SE , Fangmann, IfG)
Im AP 2 werden Lösungen für Herausforderungen durch horizontale Bohrungen erarbeitet. Hierzu werden in Laborexperimenten kritische Gesteinsparameter und in Technikumsexperimenten die Effekte beim Verfüllen nichtvertikaler Bohrungen untersucht. Dabei gilt es zu prüfen, wie sich durch die Einlagerung von Wasserstoff in einen Porenspeicher der kapillare Sperrdruck der Deckschicht verändert und die poroelastischen Eigenschaften des Reservoir- und Deckgesteins durch physikochemische und biologische Prozesse beeinflusst werden. Daraus ergeben sich folgende Themen- und Arbeitsschwerpunkte:
AP 2a, Zementation von nicht vertikalen Bohrungen im Labor- und Technikumsmaßstab und Ansätze für die Entwicklung eines für die Wasserstoffspeicherung optimierten Verfüllbaustoffs (KIT-IMB, Dyckerhoff GmbH, Fangmann, IfG): Identifizierung von Schwierigkeiten, die sich bei einer auf Gasdichtigkeit ausgelegten Zementation von horizontalen Bohrlöchern mit herkömmlichen Tiefbohrzementen und Verfahren ergeben.
AP 2b, Langfristige Auswirkungen der Zementalteration und Auslaugung unter Wasserstoffeinfluss (KIT-IMB, Dyckerhoff GmbH, Fangmann): Untersuchung der Dauerhaftigkeit der herkömmlichen und optimierten Tiefbohrzemente gegen die zu erwartenden Einflüsse aus den zu speichernden Medien und der Umwelt.
AP 2c, Mikrostrukturanalyse der Alteration von Zement, Barriere- und Porengestein (KIT-SG, KIT-IMB, HoMe):
Untersuchung der Eigenschaftsänderungen in Bezug auf die Dichtigkeit und der Entwicklung des mikrostrukturellen Gefüges von natürlichen und alterierten Materialen, um die Ursachen für die Änderungen der mineralogischen und mechanischen Materialeigenschaften auf verschiedenen Zeitskalen zu erfassen und Gegenmaßnahmen ableiten zu können.
AP 2d, Untersuchung H2-exponierter Proben von Reservoirgestein und Deckgebirge auf Materialermüdung (Gesteinslabor) bzw. Änderungen ihrer poroelastischen Eigenschaften: Sperrdruckexperimente an belasteten und unbelasteten Proben, Poroelastizitätsversuche und Versuche zum schrägen Durchteufen von Schichtflächen bei Porenspeichern
AP 2e, Hygienische Anforderungen an Tiefbohrzemente für die Verwendung in Kontakt mit Grundwasser (HoMe, Dyckerhoff GmbH): Prüfung ob Tiefbohrzemente, die den Anforderungen des Arbeitsblatts W 347 der DVGW genügen, die Anforderungen hinsichtlich der Grundwasserqualität auch bei der H2-Speicherung erfüllen.
AP 2f: Mikrobielle Prozesse in Untergrundspeichern und funktionalisierten Füllmaterialien – gezielte Methanogenese (HoMe, KIT-TP, KIT-SG): Batch-Versuche zur biogenen Methanisierung bei Kavernenverfüllung mit geeigneten porösen Materialien auf Karbonat- und Kalksilikatbasis.
AP 2g, Aufbau eines Messstandes zur Überprüfung der Bohrlochzementation mittels akustischem Bohrlochteleviewer (KIT-TP, KIT-SG): Versuch, mit akustischem Televiewer neben dem Zustand der Bohrlochwand und den Verrohrungsdurchmessern auch die Güte der Zementation hinter der Verrohrung zu erfassen.

AP 3: Simulation und Validierung ((TUDa, IfG, KIT-GIK, KIT-IG, SGW, Uniper SE)
In AP 3 soll eine modelltechnische Bewertung der Konsequenzen möglicher Szenarien erfolgen. Ziel ist es, die vorherrschenden thermo-hydro-mechanisch-chemischen Einwirkungen (THMC) umfassend berücksichtigen und auf horizontale Bohrungen in Porenspeicher mit komplexer Geologie und Nachnutzungskonzepte für Kavernenspeicher anzuwenden. Themen- und Arbeitsschwerpunkte sind:
AP 3a, Simulation eines Kavernenfelds (IfG, KIT-GIK, SGW): Simulationen zur optimierten Nutzung der Salzstöcke für unterschiedliche Anordnung von Kavernen, Kavernenteufen und Kavernengrößen bei wechselseitigen geomechanischen Beanspruchungen während unterschiedlichen Speicherzyklen.
AP 3b, Simulation von Porenspeichern (TUDa, KIT-GIK, KIT-TP, Uniper SE): Untersuchung des Reaktivierungspotentials von Störungen sowie des möglichen Versagens der Abdeckung eines Speichers mittels hydromechanisch gekoppelter Modelle
AP 3c, Validierung und geodätisches Monitoring (KIT-GIK, SGW, Uniper SE): Erprobung und Ausbau des Potentials der Satellitenmission Sentinel 1 in Verbindung mit einem Low-Cost-GNSS-Netzwerk und jährlichen Wiederholungsnivellements im Kavernenfeld Epe als zeitgemäßes, kostengünstiges und langfristig angelegtes Beobachtungskonzept zur Überprüfung des langzeitsicheren Betriebs von Untergrundspeichern
AP 3d, Adaption von Drucktests (Sustained Casing Pressure) für Untergrundspeicher in Deutschland unter Berücksichtigung von Wasserstoff (KIT-IG, SGW, Uniper SE): Weiterentwicklung des B/B-Tests, um den Sustained Casing Pressure (SCP) zu bestimmen & Test und Validierung an realen UGS