Nutzung unterirdischer Geosysteme
Etwa 24 Milliarden Kubikmeter Erdgas wird in Deutschland in Speichern unter der Erde gelagert. Ganz Deutschland könnte ein Vierteljahr lang mit dem unterirdisch gespeicherten Gas versorgt werden. Neben der Nutzung als Untergrundspeicher wird der geologische Untergrund zur Energie- und Rohstoffgewinnung sowie zur Einlagerung gefährlicher Stoffe wie radioaktivem Abfall genutzt. Die Nutzung des unterirdischen Raums stellt Gesellschaft und Industrie vor große technische Herausforderungen. Auf der Suche nach möglichen Lösungen kommt der Geoforschung eine zentrale Rolle zu.
Die Nutzung der Ressourcen unterirdischer Geosysteme hat in den vergangenen Jahren deutlich zugenommen und ist geprägt von Diskussionen über mögliche Beeinflussungen unserer natürlichen Lebensgrundlagen wie z.B. Grundwasserverunreinigungen, Bodenkontaminationen, Luftverschmutzung oder induzierte seismische Ereignisse. Dabei sind in der Zukunft zunehmende Nutzungskonflikte bei der Bewirtschaftung des natürlichen Untergrundes vorhersehbar. Neben den herkömmlichen Bewirtschaftungen wie z. B. dem Berg- oder Tunnelbau, sind insbesondere die Gewinnung von Energie und Energieträgern unter Einsatz neuer Technologien sowie die geologische Kurz- und Langzeitspeicherung von stofflichen Energieträgern (z.B. Erdgas, Wasserstoff, Druckluft), thermischer Energie und die sichere Verwahrung von Abfällen verstärkt in den Blickpunkt von Wirtschaft und Politik gelangt. Um die komplexen Zusammenhänge in einer anthropogen beeinflussten Umwelt quantitativ zu verstehen und validierfähige Prognosen zu ermöglichen, sind gezielte wissenschaftliche Untersuchungen notwendig, um unsere unterirdischen Georessourcen verantwortlich und nachhaltig nutzen zu können.
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert ab Juli 2017 insgesamt elf Verbundprojekte zum Thema »Nutzung unterirdischer Geosysteme«. Gegenstand der Förderung sind Forschungs- und Entwicklungsvorhaben (F&E), welche ein verbessertes Prozess- und Systemverständnis für den geologischen Untergrund schaffen, als wichtige Voraussetzung für eine nachhaltige geotechnologische Nutzung von oberflächennahen und tiefen Geosystemen.
Dabei fokussieren sich die wissenschaftlichen Arbeiten auf die Themenschwerpunkte der reaktiven Mehrphasentransportprozesse und der geomechanischen Integrität von Reservoir- und Barrieregesteinen. Von besonderer Bedeutung sind als Untersuchungsziele die Erfassung, Beschreibung und Simulation von zeitlichen und räumlichen -Permeabilitätsveränderungen der Gesteinsschichten aufgrund der geochemischen Wechselwirkungen zwischen den transportierten fluiden Phasen und der Festphase bei variierenden Druck-/Temperatur-Bedingungen. Dazu sind auch Untersuchungen von natürlichen Störungszonen und anthropogen verursachten Schädigungen der Deckschichten als mögliche Wegsamkeiten für die Migration von Fluiden und Gasen aus tiefen Georeservoiren und deren Auswirkungen auf die oberflächennahen Grundwassersysteme durchzuführen.
Diese grundlegenden Prozessuntersuchungen stehen im unmittelbaren wissenschaftlichen Kontext zu Technologien wie der tiefen und oberflächennahen Geothermie, der Wärmespeicherung in tiefen und oberflächennahen Geosystemen, der Erschließung konventioneller und unkonventioneller Kohlenwasserstofflagerstätten oder der Speicherung bzw. Einlagerung von Gasen oder Fluiden im tiefen Untergrund.
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