CO2 Flow in Supercritical Geothermal Systems

Titel in Übersetzung: Das Fließverhalten von CO2 in überkritischen geothermischen Systemen

Florian Stefan Probst

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

Das Treibhausgas CO2 ist mitverantwortlich für den Klimawandel. Seine effiziente Entfernung aus der Atmosphäre wird ausschlaggebend sein, ob die in den Pariser Abkommen festgelegten Klimaziele erreicht werden können oder nicht. Durch die Absonderung von CO2 direkt nach seiner Entstehung, zum Beispiel als Abgas von Kraftwerken oder industriellen Prozessen, welche große Mengen fossiler Energie erfordern, kann ein neutraler CO2-Fußabdruck erreicht werden. Die Absonderung des CO2 aus der Atmosphäre kann durch seine Speicherung in unterirdischen Reservoirs, wie tiefliegenden Grundwasserträgern oder erschöpften Gaslagerstätten, erreicht werden. Aufgrund der geringeren Dichte von CO2 im Vergleich zu Wasser schwimmt es jedoch als leichtere Komponente wie eine Blase im Reservoir auf. Aufgrund dieses Auftriebs ist es unerlässlich, dass bei der Speicherung von CO2 in herkömmlichen Lagerstätten eine impermeable Deckschicht vorhanden ist, um das Austreten des CO2 zu verhindern. Als Alternative kann das CO2 in überkritischen, geothermalen Reservoirs gespeichert werden, da durch die dort herrschenden hohen Temperaturen und Drücke, CO2 dichter als das Lagerstättenwasser ist und folglich absinkt. Aufgrund der Ergebnisse erfolgreicher Bohrungen in Gegenden des aktiven Vulkanismus, wie dem ¿Icelandic Deep Drill Project¿ hält man es für möglich überkritische Lagerstätten, einerseits als CO2 Speicher und andererseits als geothermale Ressource zu verwenden, weil dort der kritische Punkt von Wasser (T = 374°C und p = 21.8 MPa) überschritten wird. Unsere Simulationen zeigen, dass die Bewegung der CO2 Blase, bei einer Lagerstättenpermeabilität von 10 mD, von der Schwerkraft bestimmt wird und die Blase somit absinkt. Durch die korrekte Wahl der Entfernung zwischen den zwei Bohrungen wird sichergestellt, dass kein CO2 die Produktionsbohrung erreicht. Darüber hinaus führt die Injektion von CO2, durch seine geringere Wärmekapazität, zu einer geringeren Abkühlung der Lagerstätte und verringert so das Risiko von thermisch induzierter Seismizität. Da die gesamte produzierte Wärmeenergie, bei Injektion von CO2, sich kaum von der Wärmeenergie bei Injektion von Wasser unterscheidet führt der zusätzliche positive Effekt der CO2 Absonderung dazu, dass gesamtheitlich betrachtet, die Injektion von CO2 die bessere Alternative zur Aufrechterhaltung des Druckhaushalts in überkritischen, geothermalen Systemen darstellt.
Titel in ÜbersetzungDas Fließverhalten von CO2 in überkritischen geothermischen Systemen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Yoshioka, Keita, Betreuer (intern)
  • Vilarrasa, Víctor, Mitbetreuer (extern), Externe Person
Datum der Bewilligung30 Juni 2023
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2023

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • CO2
  • Überkritisches CO2
  • Geothermie
  • Kohlenstoff Absonderung
  • CO2 Speicherung
  • Erneuerbare
  • Energie
  • Treibhausgas

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