Auf dem Weg zu Klimaneutralität: Warum CCS für unsere Klimaziele unverzichtbar ist
Auf dem Weg zu einer grüneren und nachhaltigeren Energiezukunft ist der Übergang von fossilen Brennstoffen zu erneuerbaren Alternativen entscheidend. Neben der Reduktion von Emissionen gewinnt auch die Nutzung von Technologien zur CO₂-Entfernung zunehmend an Bedeutung. Carbon Capture & Storage (CCS) hat sich als zentrale Lösung zur Bewältigung der globalen Klimakrise etabliert.
CCS spielt eine wesentliche Rolle bei der Emissionsminderung, indem es CO₂-Emissionen aus der Atmosphäre abscheidet und speichert. Der Weltklimarat (IPCC) und die Internationale Energieagentur (IEA) sowie viele weitere Institutionen betonen die zentrale Bedeutung von CCS, um bis 2050 Klimaneutralität zu erreichen.
Herausforderungen bei der Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS) meistern
Der CCS-Prozess umfasst drei zentrale Schritte:
- Abscheidung von CO₂-Emissionen aus Quellen wie fossilen Kraftwerken, Industrieanlagen und Erdgasaufbereitungsanlagen.
- Transport des abgeschiedenen CO₂ über Pipelines zum Speicherstandort.
- Sichere Speicherung in tiefen geologischen Formationen wie salinen Aquiferen oder Basaltgestein.
Effektives Monitoring ist entscheidend, um die Integrität des Speicherstandorts zu gewährleisten, Leckagen zu verhindern und sicherzustellen, dass das CO₂ sicher eingeschlossen bleibt. Viele Überwachungstechnologien, die ursprünglich für die Öl- und Gasindustrie entwickelt wurden, lassen sich an CO₂-Speicherprojekte anpassen. Eine besonders leistungsfähige Methode ist die verteilte faseroptische Sensorik (engl.: Distributed Fiber Optic Sensing (DFOS)). Dank ihrer verteilten Messung liefert sie kontinuierliche Einblicke in den CO₂-Injektionsprozess und die Speicherumgebung.
Sicherheit und Effizienz gewährleisten: Warum das Monitoring von CO₂-Injektion und -Speicherung entscheidend ist
Die effektive Überwachung von CO₂ entlang seines gesamten Weges – vom Transport über die Injektion bis hin zur langfristigen Speicherung – ist entscheidend für die Sicherheit und den Erfolg von CCS-Projekten. Während des Transports ermöglicht die Verfolgung der CO₂-Bewegung in Pipelines die frühzeitige Erkennung von Leckagen oder Druckänderungen und stellt so eine sichere Lieferung zu den Speicherstätten sicher.
Am Speicherstandort ist die Überwachung der CO₂-Injektion entscheidend, um potenzielle Probleme mit der Bohrlochintegrität zu erkennen und sicherzustellen, dass sich die CO₂-Ausbreitung nicht außerhalb der vorgesehenen Speicherzonen bewegt. Dazu gehört die kontinuierliche Verfolgung der Bewegung und des Verhaltens des injizierten CO₂, um sicherzustellen, dass es langfristig eingeschlossen bleibt. Die permanente Überwachung des Speicherstandorts mit verteilter faseroptischer Sensorik (DFOS) ermöglicht die frühzeitige Erkennung von Anomalien oder Leckagen, reduziert Risiken und erhöht die Sicherheit und Effizienz von CCS-Projekten.
AP Sensings fortschrittliche Lösung für das CCS-Monitoring
AP Sensings DFOS ist eine bewährte Lösung, die erfolgreich in verschiedenen Downhole-Anwendungen eingesetzt wurde und nun auf CCS-Projekte übertragen wird. Die Technologie bietet entscheidende Vorteile:
Präzision und Echtzeit-Einblicke
Im Gegensatz zu herkömmlichen Sensoren bietet DFOS höchste Präzision und Echtzeit-Einblicke. Dadurch lassen sich die Bewegung der CO₂-Ausbreitung nachverfolgen und mögliche Störungen wie Leckagen oder mikroseismische Ereignisse frühzeitig erkennen. Dieses proaktive Monitoring optimiert Betriebsparameter und ermöglicht es, Probleme zu identifizieren und zu beheben, bevor sie sich verschärfen.
Umfassendes Monitoring
AP Sensings DFOS-Technologie integriert faseroptische Kabel gezielt in die Infrastruktur von Carbon-Capture-Projekten und schafft so ein umfassendes Sensornetzwerk. Die Technologie bietet entscheidende Vorteile, darunter die Möglichkeit, mehrere Messarten – Temperatur, Akustik und Dehnung – mit einem einzigen Kabel mit mehreren Fasern durchzuführen. Diese Fähigkeit ermöglicht ein simultanes Echtzeit-Monitoring entlang des gesamten Bohrlochs, verbessert das Verständnis des Speichergesteins und unterstützt proaktive Maßnahmen zur Sicherheit. Durch die Reduzierung der Umweltbelastung und Verkürzung der Betriebszeit trägt DFOS zum effizienten Management von CCS-Projekten bei.
Sicherheit durch kontinuierliches Monitoring – rund um die Uhr
Unsere Lösung bietet eine lückenlose, kontinuierliche 24/7-Überwachung der CO₂-Injektion und der Ausbreitung im Speicherreservoir. Als wertvolle Ergänzung zu konventionellen Monitoring-Systemen sind unsere Technologien – Distributed Temperature Sensing (DTS), Distributed Acoustic Sensing (DAS) und Distributed Temperature Strain Sensing (DTSS) – besonders effektiv bei der Überwachung der CO₂-Injektion und der Dynamik der CO₂-Ausbreitung im Reservoir. Die durchgehende faseroptische Überwachung stellt sicher, dass kein Bereich unüberwacht bleibt. Mit nur einem passiven faseroptischen Kabel liefert das System tausende Messpunkte entlang der gesamten Infrastruktur, verbessert die Überwachungskapazitäten und unterstützt fundierte Entscheidungen.
Zentrale Anwendungsbereiche in CCS-Projekten
Unsere Lösungen bieten eine robuste und zuverlässige Überwachung in CCS-Projekten, darunter:
AP Sensings Technologien im CCS-Monitoring
Distributed Temperature Sensing (DTS)
AP Sensings DTS basiert auf der bewährten Raman-optischen Zeitbereichsreflektometrie (engl. Raman Optical Time Domain Reflectometry, R-OTDR). Die patentierte Code-Korrelations-Zeitbereichsreflektometrie (engl. Code Correlation Optical Time Domain Reflectometry, CC-OTDR) ermöglicht den Einsatz geringer optischer Leistung. Dadurch werden Probleme mit der Laseralterung vermieden und eine langfristig stabile, zuverlässige Messung gewährleistet.
Die DTS-Lösung von AP Sensing liefert in Echtzeit präzise Temperaturdaten entlang des Bohrlochs und bietet Betreibern eine kontinuierliche Übersicht über die Bohrlochbedingungen. Durch die Überwachung von Temperaturprofilen und -trends über längere Zeiträume können Betreiber den CO₂-Injektionsprozess nachverfolgen und die Integrität des Bohrlochs rund um die Uhr überwachen.
Hauptmerkmale:
- Multimode- und Singlemode-Instrumente
- Messkonfigurationen als Stich- oder Ringleitung
- Maximale Messreichweite von bis zu 70 km
- Räumliche Auflösung von 0,5 m; Messzeit bis zu 1 Sekunde
- Moderne, benutzerfreundliche Web-Oberfläche für eine einfache Einrichtung und Systemkonfiguration
- Großer Betriebstemperaturbereich von -10 bis +60 °C
- Geringer Energieverbrauch
- Export von DTS-Daten in den Formaten *.csv, *.witsml, *.las
- Laserklasse 1M mit geringer optischer Ausgangsleistung für sichere Nutzung
Distributed Acoustic Sensing (DAS)
AP Sensings phasenbasiertes DAS-System misst akustische Vibrationen entlang der Faser auf Basis der kohärenten optischen Zeitbereichsreflektometrie (engl. Coherent Optical Time Domain Reflectometry, C-OTDR). Die innovative 2P-Squared-Technologie ermöglicht eine präzise, lineare Messung dynamischer Faserlängenänderungen, die durch Dehnung infolge akustischer oder mechanischer Vibrationen sowie Temperaturschwankungen entstehen.
Das DAS-System erfasst akustische Daten aus einzelnen Zonen, erkennt abnormale Muster und liefert Echtzeiteinblicke in Bohrloch- und Reservoirbedingungen. Es identifiziert zuverlässig Leckagen, kleinste Durchflussänderungen und das Strömungsverhalten im gesamten Bohrloch. Zudem generiert das DAS-Instrument Durchflussdaten für jeden Punkt entlang der Anlage und verarbeitet historische Daten für eine umfassende Überwachung. Darüber hinaus spielt das DAS eine entscheidende Rolle in seismischen Anwendungen, einschließlich Vertikaler Seismischer Profilierung (VSP) und oberflächenbasiertem seismischen Monitoring. Dies verbessert die Abbildung des Untergrunds und das Verständnis des CO₂-Ausbreitungsverhaltens. Mit präzisen Messungen trägt DAS zur frühzeitigen Erkennung von Anomalien bei und hilft, potenzielle Risiken am Standort zu minimieren.
Hauptmerkmale:
- Echtes phasenbasiertes System für eine quantitative Dateninterpretation
- Konfigurierbare Messlänge für anwendungsspezifische Anpassungen
- Höchste Leistung mit Standardfasern – keine zusätzliche Verstärkung erforderlich
- Leistungstests basierend auf SEAFOM-Empfehlungen
- Modulares Edge-Computing zur Echtzeit-Prozessoptimierung
- Laserklasse 1 mit geringer optischer Ausgangsleistung für sichere Nutzung
Distributed Temperature Strain Sensing (DTSS)
AP Sensings DTSS basiert auf der Messung der Brillouin-Streuung (engl. Brillouin Optical Time-Domain Reflectometry, BOTDR). BOTDR arbeitet mit einem hohen optischen Budget auf einer einseitig angeschlossenen Faser und ist dadurch weniger anfällig für Änderungen in der Faserdämpfung. Die Technologie ermöglicht präzise und umfangreiche Messungen von Temperatur und Dehnung innerhalb des Messbereichs.
Hauptmerkmale:
- Stichleitung – keine Rückführungsfaser erforderlich
- Messreichweite von über 80 km mit mehreren internen optischen Kanälen
- Hohes optisches Budget für herausragende Messleistung
- Praktische, benutzerfreundliche Web-Oberfläche für einfache Inbetriebnahme
- Beständig gegen wasserstoffbedingte Dämpfung (engl.: hydrogen darkening) in anspruchsvollen Bohrloch-Umgebungen
- Laserklasse 1M mit geringer optischer Ausgangsleistung für sichere Nutzung
Wesentliche Erkenntnisse
- Überwachung der Bohrlochintegrität: Frühzeitige Erkennung von Integritätsproblemen, die zu unerwünschter CO₂-Migration führen könnten.
- Monitoring der CO₂-Injektion: Erfassung von Temperaturdaten während des Warmback-Prozesses, um das CO₂-Injektionsprofil zu quantifizieren und die sichere Speicherung zu gewährleisten.
- Seismische Abbildung: Nutzung von DAS für sowohl Bohrloch- als auch oberflächenbasiertes seismisches Monitoring, um hochauflösende Untergrundbilder zu erhalten und die CO₂-Ausbreitung präzise nachzuverfolgen.
Mit nachgewiesener Expertise und kontinuierlicher Innovation bietet AP Sensing eine vollständig integrierte End-to-End-Lösung – Made in Germany. Unser Team arbeitet eng mit Ihnen zusammen, um die richtige Kombination von Technologien für Ihre Anforderungen auszuwählen. Darüber hinaus bieten wir Vor-Ort-Services, Hotline- und Online-Support, Wartung sowie Produktschulungen an.
In unserer Mediathek finden Sie alle unsere Broschüren, Anwendungsflyer, Produktflyer, Videos und weitere Case Studies überwiegend in englischer Sprache.