DGGV-E-Publikationen

Titel: Nachweis der Integrität von Salzkavernen zur hoch-frequenten zyklischen Gasspeicherung

Autoren:
Tobias Fabig, Till Popp, Sebastian Knöfel

Institutionen:
IfG Leipzig GmbH, Germany

Veranstaltung: GeoKarlsruhe 2021

Datum: 2021

DOI: 10.48380/dggv-c68d-3234

Zusammenfassung:
Untertage-Gasspeicherung stellt eine wesentliche Nutzung des Untergrunds dar. Sie trägt insbesondere zur Stabilität der Energieversorgung bei. Auch in Zukunft kommt der geologischen Kurz- und Langzeitspeicherung stofflicher Energieträger eine große Rolle zu.

Obwohl die Gasspeicherung in Salzkavernen Stand der Technik ist, haben sich die Betreiberanforderungen dahin gehend geändert, dass neben den saisonalen Gasumschlägen zunehmend auch kurzfristige hoch-frequente Speicherzyklen aufgrund veränderter Speichermarktanforderungen gefahren werden. Insbesondere aufgrund der thermo-mechanischen Wechselwirkung beim Ein- und Ausspeichern von Gas resultieren daraus grundlegend neue Fragen zur Betriebssicherheit, d. h. Integrität der geologischen Barriere Salz sowie der technischen Installation des Bohrloch-Casings im Kontakt mit der Bohrlochzementierung sowie dem Salzgebirge.

Unter der Zielstellung einer qualifizierten Bewertung potentieller Risiken bei den verschiedenen Varianten des modernen Speicherbetriebes wurde durch das IfG im Rahmen des BMBF-Forschungsvorhabens SUBI eine umfassende Studie zu den verschiedenen Aspekten durchgeführt.

Ausgehend von einer umfassenden Literaturstudie zum nationalen und internationalen Stand der Fluidspeicherung in Kavernen in Salzgesteinen wurden die aktuellen technischen Konzepte dargestellt und stattgefundene technische Havarien ausgewertet. Die daraus resultierende Arbeitsthese ist, dass bei den in der Literatur beschriebenen Havarien kein integrales Versagen der Salzbarriere stattfand, sondern generell technische (z.B. schlechte Zementation) oder geologisch/geomechanische Bohrloch-Casing-Probleme (z.B. Strukturrandlage, ungünstige Salzbedingungen, Überlagerungen im komplexen Kavernenfeld) ursächlich waren.

Zur Verifizierung dieser Thesen wurden sowohl experimentelle Untersuchungen an natürlichen Salzgroßproben und Bohrlochzement als auch modelltechnische Arbeiten zur Modellierung von zyklisch überprägten saisonalen Belastungen bei der Gasspeicherung in Salzkavernen durchgeführt.