H2@Hessen

Künftige Nutzung ausgeförderter Gasfelder in Hessen als Untergrund-Wasserstoffspeicher – eine Potentialstudie

Durchführung einer Studie zur Bewertung des Potenzials der Nutzung ausgeförderter Gasfelder im südlichen Teil des Bundeslandes Hessen, Deutschland, für die Untergrundspeicherung von Wasserstoff. Bei der Bewertung werden Faktoren wie Lagerstättenstruktur, Tiefe, Druck- und Temperaturbedingungen, mikrobielle Aktivitäten, In-situ-Spannungsbedingungen und Störungsaktivitäten berücksichtigt.

Fakten zum Projekt

Promotionsprojekt: Sonu Roy +++ Laufzeit: 01.012023 bis 31.12.2024 +++ Projektfinanzierung: Hessisches Ministerium für Wirtschaft, Energie, Verkehr und Wohnen (HMWEVW)

Die Gewährleistung der Energiesicherheit für heutige und künftige Generationen stellt eine große Herausforderung dar. Neben anderen erneuerbaren Energien wie Solar- und Windenergie spielt Wasserstoff eine zentrale Rolle für die Energiewende, da so auch saisonale Schwankungen in der Verfügbarkeit der erneuerbaren Energien ausglichen werden kann. Aufgrund seiner geringen volumetrischen Energiedichte muss Wasserstoff jedoch unter hohem Druck oder in großen Volumen gespeichert werden. Die Nutzung ausgeförderter Erdgasfelder stellt angesichts des großen Porenvolumens, der etablierten Lagerstättenstruktur, der vorhandenen Infrastruktur und der günstigen Druck- und Temperaturbedingungen eine praktikable Lösung dar. Die Speicherung von Erdgas und Wasserstoff unterscheidet sich jedoch aufgrund ihrer unterschiedlichen hydrodynamischen Eigenschaften. Daher ist eine umfassende Studie unerlässlich, um die Eignung der Lagerstätten in Bezug auf Einschluss, Unversehrtheit des Deckgesteins, Druck-Temperatur-Bedingungen, mikrobielle Aktivitäten, In-situ-Spannungen und Störungsreaktivierungen im Zusammenhang mit der Wasserstoffspeicherung zu prüfen, da so auch saisonale Schwankungen in der Verfügbarkeit der erneuerbaren Energien ausglichen werden können.

Integration aller verfügbaren Daten, sowohl alter als auch neuer, für die ausgeförderten Gasfelder, um ein Lagerstättenmodell zu erstellen, das die petrophysikalischen Eigenschaften erfasst. Anschließend wird das Reservoirmodell in einer dynamischen Simulation für den sogenannten „history match“ der Produktionsphase eingesetzt, um die petrophysikalischen Parameter an den Porendruck und das Produktionsverhalten anzupassen. Sobald das Modell erfolgreich an der Fördergeschichte kalibriert wurde, kann es für Szenarientests der Untergrund-Wasserstoffspeicherung (UHS) verwendet werden. Diese Szenarien werden verschiedene hydrodynamische Verhaltensweisen von Wasserstoff, Wasserstoffreinheit, chemische Reaktionen, Arten von Kissengas und mikrobielle Aktivitäten (In-situ-Methanisierung) berücksichtigen. Die Ergebnisse der UHS-Szenarien, wie Porendruck, Temperatur und Sättigung, werden dann in ein geomechanisches Modell zur Analyse des Spannungsfeldes, zur Bewertung des Reaktivierungspotentials von Störungen und zur Vorhersage von Oberflächenverschiebungen einfließen.

Status Quo & Ausblick

Ein Strukturmodell auf Basis der Interpretation der 3D Seismik wurde erstellt. Zurzeit werden dynamische Modellierungen mit verschiedenen Wasserstoff-Speicherszenarien und Kissengasen durchgeführt. Im Anschluss ist die Kopplung mit geomechanischen Modellierungen vorgesehen.