Geohydromodellierung

Anwendungsstudien

Die in der Arbeitsgruppe durchgeführten Modellanwendungen haben die Charakterisierung, quantitative Beschreibung und Prognose der im Untergrund ablaufenden reaktiven nicht-isothermen Transportprozesse zum Ziel. Anwendungs-simulationen finden sowohl auf der Laborskala als auch auf der Feldskala / Reservoirskala statt. Anwendungsgebiete sind

    • die detaillierte Simulation von Labor- und Feldversuchen zur Prozesscharakterisierung, Versuchsoptimierung
      und Parameteridentifikation
  • die Simulation der bei stofflicher Energie- (z.B. Methan bzw. Wasserstoff) oder CO₂-Speicherung im Untergrund induzierten reaktiven Strömungs- und Transport-Prozesse sowie geomechanischer Auswirkungen
  • die hochaufgelöste Simulation von Erdwärmesonden im Grundwasser
  • Prognose und Risikoabschätzung des Verhaltens von Grundwasserkontaminationen und deren Sanierung
  • die Simulation und Bewertung von Monitoring- oder Erkundungsstrategien
  • Anwendung von Methoden des Hochleistungsrechnen bei der Simulation auf der Reservoirskala

 

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Abb.1: Experimentelle und numerische Untersuchung des Transports gelöster Substanzen in heterogenen porösen Medien auf der Laborskala (Grafik: E. Ballarini, in Ballarini, E., Bauer, S., Eberhardt, C. & Beyer, C., 2014. Evaluation of the Role of Heterogeneities on Transverse Mixing in Bench-Scale Tank Experiments by Numerical Modeling. Groundwater, 52(3), 368–377, doi:10.1111/gwat.12066 ).

 

 

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Abb.2: Untersuchung und Bewertung des Druckmonitorings in einer virtuellen CO2-Speicherformation (Grafik: K. Benisch, in Benisch, K. and Bauer, S., 2013. Short- and long-term regional pressure buildup during CO2 injection and its applicability for site monitoring. International Journal of Greenhouse Gas Control 19, 220-233, doi: 10.1016/j.egypro.2013.06.260.).

 

Brine vs CO2

Abb. 3: Numerisches Modell der Konvektionsströmung aufgrund der chemischen Reaktion von verpresstem CO2 mit Sole und Speichergestein. Aufgrund von Änderung der Salinität nimmt die Dichte der Lösung nach 1000 Jahren Gleichgewichtsreaktion um 23 gl-1 zu. Der Modellraum umfasst 87,5 m Länge auf 35,0 m Höhe. Aufösung der oberen 10, 0 m: 0,05 m x 0,05 m; Auflösung der unteren 25,0 m: 0,05 m x 0,10 m (Grafik: A.B. Mitiku und S. Bauer).