Beschreibung
Im Zuge immer knapper werdenden Energieressourcen kommt neben der Förderung von erneuerbaren Energien auch der verstärkten Ausbeutung fossiler Lagerstätten eine wichtige Rolle zu. Dabei ist jedoch auf eine klimaverträgliche Nutzung zu achten. Die Steinkohlevergasung untertage stellt dabei einen gangbaren Weg dar, da sie die Möglichkeit bietet, das bei der Verbrennung entstehende klimaschädliche Kohlendioxid (CO2) vom Synthesegas abzuspalten und wieder in den bei der Verbrennung frei gewordenen Raum dauerhaft zurückzuführen (CCS: Carbon Capture Storage). Um die Prozesse der Verbrennung und auch der späteren CO2-Speicherung sicher und ohne schädliche Auswirkungen auf die Umgebung zu gestalten, sind allerdings eine Reihe von Fragen zu beantworten. Dazu zählt insbesondere auch die Frage nach der Stabilität der untertage bei der Verbrennung entstehenden Hohlräume. Hier ist zu berücksichtigen, dass das umliegende Gestein Temperaturen von über 1000 C° ausgesetzt ist und dadurch gravierend seine mechanischen Festigkeitseigenschaften verändert werden können, was zu einem Kollaps der entstandenen Hohlraumstrukturen führen kann. Dadurch kann es an der Oberfläche zu größeren Senkungserscheinungen kommen, die die vorhandene Bebauung schädigen können. Besonders kritisch ist jedoch, dass auch Verbindungen zwischen vorher gegeneinander abgedichteten Gesteinsschichten geschaffen werden können. Dies kann zur Verunreinigung von Grundwasserhorizonten und unkontrollierten Gasaustritten führen. Die vorliegende Arbeit von Frau Tian widmet sich in ihrer Arbeit schwerpunktmäßig der Beschreibung des Gesteinsverhaltens unter hohen Temperaturen und dem daraus zu entwickelnden thermomechanischen Bruchkriterium, um damit numerische Berechnungen zum Verhalten der bei der Kohlevergasung untertage entstehenden Hohlräume durchzuführen und damit das Senkungsverhalten an der Geländeoberfläche zu prognostizieren. Die von chinesischer Seite im Rahmen des CSC-Programms geförderte Arbeit von Frau Tian stellt einen wertvollen Einstieg in die rechnerische Abschätzung der Auswirkungen einer Kohlevergasung auf die Stabilität der dabei entstehenden Hohlräume untertage dar. Sie ergänzt damit ein am Institut ebenfalls zu der CCS-Problematik durchgeführtes Teilprojekt, das sich mit der Risikoanalyse einer CO2-Freisetzung durch Leckagen im überlagernden Gestein beschäftigt, und innerhalb des CO2RINA-Projekts im Rahmen des BMBF-/DFG Sonderprogramms Geotechnologien angesiedelt ist. Beide Vorhaben tragen damit einen kleinen Baustein zur verantwortungsvollen Nutzung der untertägigen Kohlevergasung und CO2-Speicherung bei.
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