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In zwei Zyklen werden wir das mit CO2 angereicherte Salzwasser gemeinsam mit zwei Tracern injizieren. Dies mit Drücken, die unter dem Minimaldruck von 32 bar liegen, der notwendig wäre, um Klüfte zu öffnen. Die über einen Zeitraum von acht Monaten laufenden Injektionen werden im einen Zyklus ins Zentrum der Hauptstörung geleitet und im anderen Zyklus in die dem Störungszentrum angrenzende Bruchzone.
Zu Beginn werden wir mehrere, pulsartige Injektionen mit Drücken bis zum Kluftöffnungsdruck (40 bar) vornehmen, um das Verhalten der Störzone zu testen. Dieses Verfahren werden wir am Ende der acht Monate wiederholen, um die Ergebnisse zu vergleichen. Besonders interessiert uns, ob es aufgrund des langen Einsatzes von CO2-angereichertem Salzwasser zu einem aseismischen oder seismischen Versatz entlang der lokalen Störzone kommt.
Im Rahmen des Projekts planen wir pro Woche maximal ein paar Deziliter mit CO2 angereichertes Salzwasser zu injizieren. Zum Vergleich: Das kommerzielle CO2-Speicherungsprojekt Sleipner in der Nordsee injiziert etwa 0.85 Millionen Tonnen CO2 pro Jahr. Seit Beginn des Sleipner-Projektes wurden über 17 Millionen Tonnen verpresst. In einem weiteren Projekt plant Chevron Australien zwischen 3.4 und 4 Millionen Tonnen CO2 pro Jahr zu injizieren.
Überwachung des Experiments
Das in sechs Bohrlöchern rund um das Injektionsbohrloch angebrachte Überwachungssystem verbindet verschiedene Techniken, um das Experiment zu überwachen. Dazu gehören sowohl aktive als auch passive seismische Sensoren, die unterschiedliche Wellengeschwindigkeiten im Zuge der Injektionen erfassen und möglicherweise davon ausgelöste Mikroerdbeben registrieren.
Hinzu kommen Dehnungssensoren, die bereits kleinste Verschiebungen aufzeichnen, sollte es zu einer Aktivierung der Störzone kommen. Elektrische Konduktivitäts- und pH-Sensoren werden die Ankunft des mit CO2 angereicherten Salzwassers in den Observationsbohrlöchern registrieren und uns damit zeigen, wie es sich ausbreitet und bewegt.
Zusätzlich werden wir vor und nach dem Experiment Gesteinsproben entnehmen. Diese erlauben es, gesteinsphysikalische und geomechanische Untersuchungen durchzuführen und zu untersuchen, inwiefern sich die Störzone geomechanisch verändert. Während des Experiments werden wir durchgehend Flüssigkeitsproben entnehmen, um die geochemischen Veränderung aufgrund des Zusammenspiels zwischen Gestein und Flüssigkeit zu untersuchen. Die Überwachung vor Ort wird bereits zwei Monate vor Injektionsstart beginnen und erst vier Monate nach der letzten Injektion abgeschlossen.
Mit kleiner Skala zu einem besseren Verständnis
Im Vergleich zu realen, grossangelegten CO2-Speicherungsprojekten untersuchen wir im Rahmen unseres Experiments den möglichen Austritt von CO2 auf einer sehr kleinen Skala. Nichtsdestotrotz werden die gewonnenen Erkenntnisse dazu beitragen, die relevanten Prozesse besser zu verstehen, die zum Austritt von CO2 durch Störzonen beitragen. Damit leistet das Experiment auch einen Beitrag für eine verbesserte Standortcharakterisierung.
Neun Professuren von fünf Forschungseinrichtungen in der Schweiz, die alle Teil des Swiss Competence Center for Energy Research - Supply of Electricity sind, führen das Experiment gemeinsam durch.