Assessment of Hydrogen–Rock Interactions During Geological Storage of CH4–H2 Mixtures

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Um erneuerbare Energien auch für Lastspitzen zu verwenden, können sie zum Beispiel in Wasserstoff umgewandelt werden. Dieser kann dann dem Erdgas beigemengt und auch in unterirdischen Strukturen gespeichert werden. Deshalb ist die Rohöl Aufsuchungs AG (RAG) daran interessiert den Einfluss von Wasserstoff-Erdgasgemischen auf ihre Speicherstrukturen zu testen. Zu diesem Zweck beschäftigt sich diese Arbeit mit Daten, die schon aus der Literatur bekannt sind und stellt fest, wo noch mehr Forschung notwendig ist. Zusätzlich wurde ein thermodynamisches Model verwendet, um einen ersten quantitativen Überblick über den Einfluss von Wasserstoff-Methan Gemischen auf unterirdische Speicherstrukturen zu bekommen. Um vergleichbare Werte für einen möglichen späteren Feldversuch zu bekommen, wurde ein thermodynamisches Modell erstellt. Die mineralogischen und geochemischen Daten für dieses Modell wurden von zwei repräsentativen Bohrkernuntersuchungen genommen. Ein Problem hierbei war die Beschaffung verlässlicher thermodynamischer Daten für Tonminerale. Diese sind Aufgrund ihrer vielen Komponenten und ihrer vielschichtigen Zusammensetzung sehr schwer zu beurteilen. Dies macht die Erstellung thermodynamischer Daten für Tonminerale schwierig. Aus diesem Grund konnten nicht alle Tonminerale die in den Bohrkernen vorhanden waren auch in das Model übernommen werden. Für die Modelle wurden verschiedene Gasmischungen verwendet (0-100% Wasserstoff im Methan) um auch den Einfluss höherer Wasserstoffkonzentrationen zu beobachten. Außerdem wurden auch verschiedene Druck- und Temperaturdaten verwendet um auch deren Einfluss auf die Speicherung zu beurteilen. Das Ergebnis der Wasserstoffinjektion zeigte eine Änderung des pH- und des Eh –Wertes in der geochemischen Zusammensetzung. Der pH Wert wird erhöht, was zu einer Lösung von Dolomit und dem zusätzlichen Anlagern von Kalzit führte. Ein großes Anliegen der RAG war es die Stabilität schwefelhaltiger Minerale gegenüber Wasserstoff zu testen. Besonders aufgrund der möglichen Entstehung von Schwefelwasserstoff, welcher eine Gefährdung für Gesundheit und Umwelt darstellt. In den Modellen wurden jedoch keine größeren Mengen von Schwefelwasserstoff gefunden. Dies und die Stabilität der schwefelhaltigen Minerale konnte auch in der Literatur nachgewiesen werden. Schlussendlich wurde auch noch der Einfluss von Temperatur und Druck auf die Wasserstoff-Methan Speicherung untersucht. Die Temperaturspanne, die für Speicherstrukturen normal ist, hat nur einen unwesentlichen kleinen Einfluss auf das Speichergeschehen. Schlussendlich konnte für Druckänderungen überhaupt kein Einfluss festgestellt werden.

Details

Titel in ÜbersetzungBeurteilung der Wasserstoff-Gesteins Interaktion während der Untertagespeicherung von CH4-H2 Gemischen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung22 März 2013
StatusVeröffentlicht - 2013