Untersuchung hochflexibler Betriebsfahrweisen von Salzkavernen und Obertageanlagen zur Wasserstoffspeicherung unter Nutzung von Sole-Pendelung, Teilprojekt: Laborative und numerische Untersuchungen zur Standsicherheit und Dichtigkeit von H2-Kavernen

Description: Im Verbundforschungsvorhaben werden neuartige Betriebsfahrweisen zur Untergrundspeicherung mit Wasserstoff erprobt und validiert, um Erfahrungen und Ansätze für einen gezielten und nachhaltigen infrastrukturellen Markthochlauf zu liefern und Wasserstoff als chemischen Energieträger im zukünftigen Energiesystem zu etablieren. Dabei werden Forschungs- und Entwicklungsfragen zur Umstellung bestehender Öl- und Gaskavernen für die Speicherung von Wasserstoff beantwortet. Im Teilprojekt 'Geomechanik' erfolgen in einem ersten Schwerpunkt laborative Untersuchungen zum Beleg der Dichtheit des Steinsalzgebirges und des Verbundsystems aus Bohrlochzement und Steinsalzgebirge gegenüber Wasserstoff unter den in situ relevanten Beanspruchungsbedingungen bei multizyklischer Betriebsfahrweise. Hierzu gehören die Konstruktion, der Bau und die Inbetriebnahme einer für thermisch-hydraulisch-mechanisch (THM) gekoppelte Versuche mit Wasserstoff geeigneten Triaxialprüfanlage und die Durchführung, Analyse und Auswertung von Versuchen mit dem Ziel aufzuzeigen, unter welchen THM-Bedingungen das Steinsalzgebirge und das Verbundsystem aus Bohrlochzement und Steinsalz dicht ist gegenüber Wasserstoff. In einem zweiten Bearbeitungsschwerpunkt erfolgen im Teilprojekt Geomechanik numerische Berechnungen zur Analyse des Tragverhaltens und der Dichtigkeit der Kavernen. Ein Ziel hierbei ist es zu validieren, dass bei Berücksichtigung der standortspezifischen Kavernenkonfiguration (Geometrie, Geologie, Gebirgseigenschaften, Betriebsfahrweise) die durch das Monitoring bereitgestellten Messwerte zum Kavernentragverhalten durch eine numerische Backanalyse abgebildet werden können. Darauf aufbauend sind dann prädiktive Sensitivitätsanalysen zum Trag- und Dichtigkeitsverhalten von Wasserstoffspeicherkavernen unter zukünftig geplanten Betriebsfahrweisen derart durchzuführen, dass die Bandbreite möglicher Betriebsfahrweisen von Wasserstoffspeicherkavernen quantifiziert werden kann.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Wasserstoff ? Energieträger ? Kaverne ? Steinsalz ? Energiesystem ? Geologie ? Numerisches Verfahren ? Sensitivitätsanalyse ?

Region: Lower Saxony

Bounding boxes: 9.16667° .. 9.16667° x 52.83333° .. 52.83333°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Finanzielle Förderung)
• Technische Universität Clausthal (Projektverantwortung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Time ranges: 2022-11-01 - 2026-10-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: Laboratory and numerical investigations on the stability and tightness of H2 caverns
  Description: In the joint research project, novel operating modes for underground storage with hydrogen are tested and validated in order to provide experience and approaches for a targeted and sustainable infrastructural market ramp-up and to establish hydrogen as a chemical energy carrier in the future energy system. Research and development questions regarding the conversion of existing oil and gas caverns for hydrogen storage will be answered. In the subproject 'Geomechanics', the first focus is on laboratory investigations to prove the tightness of the rock salt rock mass and the composite system of borehole cement and rock salt rock mass against hydrogen under the insitu relevant stress conditions during multicyclic operation. This includes the design, construction and commissioning of a triaxial test facility suitable for thermal-hydraulic-mechanical (THM) coupled tests with hydrogen and the performance, analysis and evaluation of tests with the aim of demonstrating under which THM conditions the rock salt rock mass and the composite system of borehole cement and rock salt is impermeable to hydrogen. In a second focal point, numerical calculations are carried out in the geomechanics subproject to analyze the load-bearing behavior and the tightness of the caverns. One of the aims is to validate that, taking into account the site-specific cavern configuration (geometry, geology, rock mass properties, operating mode), the measured data on cavern load-bearing behavior provided by monitoring can be reproduced by a numerical back analysis. Based on this, predictive sensitivity analyses of the load-bearing and leak-tightness behavior of hydrogen storage caverns under future planned operating modes are to be performed in such a way that the range of possible operating modes of hydrogen storage caverns can be quantified. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1122671

Status

Aktiv

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