Inhaltsverzeichnis
- Zusammenfassung: Markttreiber und wichtige Erkenntnisse für 2025
- Die Wissenschaft der geologischen Kernprobenahme für Wasserstoffspeicherung
- Aktuelle globale Landschaft: Führende Projekte und Unternehmen
- Regulatorische und Umweltüberlegungen bei der Kernprobenahme
- Technologische Innovationen, die die Genauigkeit der Kernprobenahme beeinflussen
- Marktgröße, Wachstumsprognosen & Investitionstrends (2025–2028)
- Fallstudien: Erfolgreiche Wasserstoffspeicherinitiativen
- Herausforderungen: Geologische, technische und wirtschaftliche Barrieren
- Wachstumschancen: Neue Anwendungen und Geschäftsmodelle
- Zukünftige Aussichten: Die nächste Welle der unterirdischen Wasserstoffspeicherung (2029 und darüber hinaus)
- Quellen & Hinweise
Zusammenfassung: Markttreiber und wichtige Erkenntnisse für 2025
Die geologische Kernprobenahme entwickelt sich zu einer Schlüsseltechnologie im rasant fortschreitenden Markt für unterirdische Wasserstoffspeicherung und unterstützt direkt die globalen EnergiTransition und Dekarbonisierungsziele für 2025 und darüber hinaus. Der Impuls für die großflächige Wasserstoffspeicherung wird durch die Notwendigkeit vorangetrieben, schwankende erneuerbare Energiequellen zu verwalten und die Energiesicherheit zu gewährleisten, insbesondere während sich Nationen bemühen, ehrgeizige Netto-Null-Ziele zu erreichen. Die Fähigkeit, Wasserstoff sicher und effizient unterirdisch zu speichern – hauptsächlich in Salzkavernen, erschöpften Kohlenwasserstofflagerstätten und Aquiferen – hängt von einem rigorosen Verständnis der unterirdischen Geologie ab. Dies erfordert hochwertige Kernproben, um den Standortauswahl, die Risikoanalyse und langfristige Überwachungsstrategien zu unterstützen.
Wichtige Markttreiber im Jahr 2025 umfassen erhebliche öffentliche und private Investitionen in Wasserstoffinfrastruktur, neue regulatorische Rahmenbedingungen und die Erweiterung von Pilot- und Demonstrationsprojekten in Europa, Nordamerika und im asiatisch-pazifischen Raum. Zum Beispiel haben die Wasserstoffstrategie der Europäischen Union und die Wasserstoff-Initiative des US-Energieministeriums die Finanzierung von Forschungsprojekten zur Wasserstoffspeicherung beschleunigt, wobei die Kernprobenahme im Mittelpunkt dieser Bemühungen steht (U.S. Department of Energy). In 2024 und 2025 nutzen zahlreiche geologische Erhebungen und Demonstrationsprojekte – wie das HyNet North West in Großbritannien und das H2CAST-Projekt in Deutschland – aktiv fortschrittliche Bohrtechniken zur Bewertung von Salzformationen und erschöpften Feldern auf Wasserstoffkompatibilität (HyNet North West; Technische Universität München).
Technologische Innovationen sind ein bestimmender Trend, wobei führende Dienstleistungsunternehmen spezialisierte Bohr- und Kernanalysenmethoden entwickeln, um einzigartige Herausforderungen der Wasserstoffspeicherung zu bewältigen. Dazu gehört die Bewertung der Integrität der Deckgesteine, der Porosität, der Durchlässigkeit und der geochemischen Wechselwirkungen, die für die kleine Molekülgröße von Wasserstoff und das Potenzial zur Versprödung spezifisch sind. Unternehmen wie SLB (ehemals Schlumberger) und Baker Hughes setzen fortschrittliche Drahtseilbohrgeräte, Echtzeitsensoren in der Bohrung und Laborprotokolle ein, die auf Wasserstoffanwendungen zugeschnitten sind. Ihre Arbeit unterstützt Betreiber dabei, Projekte zu entrisiko und die Einhaltung von Vorschriften zu erreichen.
Ausblickend bleibt die Perspektive für die geologische Kernprobenahme in der Wasserstoffspeicherung robust. Mit über 20 kommerziellen Wasserstoffspeicherprojekten, die sich in der Entwicklungsphase für 2025–2028 befinden – viele davon von großen Energiefirmen und Regierungskonsortien unterstützt – wird die Nachfrage nach spezialisierten Kernprobenahmediensten voraussichtlich steigen. Laufende Standardisierungsbemühungen von Organisationen wie dem IEA Greenhouse Gas R&D Programme (IEAGHG) und DNV sollen die besten Praktiken, die Sicherheit und das Marktvertrauen weiter steigern. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Kernprobenahme eine entscheidende Rolle bei der Erschließung des vollen Potenzials der unterirdischen Wasserstoffspeicherung als kritischer Ermöglicher einer sauberen Energiezukunft spielen wird.
Die Wissenschaft der geologischen Kernprobenahme für Wasserstoffspeicherung
Die geologische Kernprobenahme ist ein wesentlicher wissenschaftlicher Prozess zur Bewertung von unterirdischen Formationen für die Wasserstoffspeicherung, der direkte physische Beweise für die Gesteinsarten, Porosität, Durchlässigkeit und geochemische Eigenschaften in der Tiefe liefert. Während sich die Wasserstoffwirtschaft bis 2025 und darüber hinaus entwickelt, passen sich die Technologien und Methoden der Kernprobenahme schnell an, um die einzigartigen Herausforderungen der großflächigen unterirdischen Wasserstoffspeicherung, insbesondere in Salzkavernen, erschöpften Öl- und Gaslagerstätten sowie tiefen salzhaltigen Aquiferen, anzugehen.
Der Prozess beginnt typischerweise mit dem Bohren von Erkundungsbohrlöchern an potenziellen Speicherorten. Zylindrische Gesteinsabschnitte oder „Kerne“ werden entnommen und in Labors auf ihre Mineralogie, Porenstruktur, Deckgesteinsintegrität und Reaktivität mit Wasserstoff analysiert. Diese Analysen sind entscheidend, um vorherzusagen, wie sich Formationen während Wasserstoffinjektions-, Speicher- und Rückzugzyklen verhalten werden. Zum Beispiel ist das Verständnis der Mineralzusammensetzung von Deckgesteinen entscheidend, um potenzielle Wasserstoffverluste durch Diffusion oder chemische Reaktionen zu bewerten. Im letzten Jahr haben Branchenführer wie SLB (ehemals Schlumberger) und Baker Hughes Arbeitsabläufe zur Kernanalyse entwickelt, die speziell für die Wasserstoffspeicherung zugeschnitten sind, und dabei fortschrittliche Bildgebung, Tracer-Studien und geochemische Modellierung integriert.
Aktuelle Pilotprojekte in Europa und Nordamerika zeigen die zentrale Rolle der Kernprobenahme in der Projektentwicklung. Das Helmeth-Wasserstoffprojekt in Deutschland hat beispielsweise die Nutzung von Kernproben hervorgehoben, um die Eignung von Salzformationen für die Wasserstoffspeicherung zu bestimmen und Design- sowie Betriebsprotokolle für Kavernen zu informieren. Ebenso war die Arbeit von Equinor zur Wasserstoffspeicherung in erschöpften Gaslagerstätten auf dem norwegischen Festlandsockel mit umfangreicher Kernentnahme und Laboruntersuchungen verbunden, um die Dichtfähigkeit und die langfristige geochemische Stabilität der Speicherformationen zu validieren.
Eine wichtige Innovation für 2025 und die nahe Zukunft ist die Integration der digitalen Kernanalyse mit traditionellen Laborverfahren. Unternehmen wie Core Laboratories setzen hochauflösende CT-Scans, maschinelles Lernen und digitale Gesteinsphysik ein, um die Migration und Speicherkapazität von Wasserstoff effizienter vorherzusagen, wodurch die Notwendigkeit kostspieliger und zeitaufwändiger physischer Tests verringert wird. Diese digitalen Arbeitsabläufe sind besonders wertvoll für die schnelle Bewertung mehrerer Speicherorte und die Optimierung von Speicherstrategien unter variablen Betriebsbedingungen.
In der Zukunft wird die Perspektive für die geologische Kernprobenahme in der Wasserstoffspeicherung als stark angesehen. Während sich die regulatorischen Rahmenbedingungen weiterentwickeln und kommerzielle Projekte zunehmen, wird eine robuste Kernprobenahme und -analyse unverzichtbar bleiben, um Investitionen zu entrisiko und die langfristige Integrität der Speicherung zu gewährleisten. Eine Zusammenarbeit zwischen Technologielieferanten, Betreibern und Forschungsinstitutionen wird voraussichtlich weitere methodologische Fortschritte hervorbringen, die die sichere und effektive Implementierung von unterirdischen Wasserstoffspeicherung weltweit unterstützen.
Aktuelle globale Landschaft: Führende Projekte und Unternehmen
Die geologische Kernprobenahme hat sich als grundlegende Praxis bei der Bewertung und Entwicklung von unterirdischer Wasserstoffspeicherung etabliert, mit zunehmendem Momentum, während Länder und Energieanbieter ihre Bemühungen zur Dekarbonisierung der Energiesysteme im Jahr 2025 und darüber hinaus beschleunigen. In Europa, Nordamerika und Teilen des asiatisch-pazifischen Raums setzen Pionierprojekte und Branchenführer fortschrittliche Bohrtechniken ein, um Geologien zu bewerten, die für die sichere, großflächige Wasserstoffspeicherung geeignet sind.
In Europa bleibt die Niederlande ein Schlüsselort für Innovationen, da sie auf ihre umfangreichen erschöpften Gasfelder und Salzkavernen zurückgreifen. Nederlandse Aardolie Maatschappij (NAM) und Shell sind aktiv an der geologischen Charakterisierung an Standorten wie den Salzstöcken von Zuidwending beteiligt und setzen kontinuierliche Kernentnahme und fortschrittliche Protokolle ein, um die Integrität des Gesteins, die Porosität und die Durchlässigkeit für Wasserstoffinjektions- und Rückzugszyklen zu überprüfen. Das HyStock-Projekt der Gasunie, das offiziell von der niederländischen Regierung unterstützt wird, führt Kernprobenahmen zur Unterstützung seiner geplanten großflächigen Wasserstoffspeichereinrichtung durch, die bis Ende der 2020er Jahre betriebsbereit sein soll.
Das Vereinigte Königreich fördert die geologische Kernprobenahme über seine British Geological Survey in Zusammenarbeit mit Energieunternehmen wie Equinor und Centrica. Aktuelle Kernprobenahmekampagnen (2025) in der Region East Yorkshire und der Nordsee konzentrieren sich darauf, die Integrität der Deckgesteine und das Speichervolumen in Aquiferen und aufgegebenen Kohlenwasserstofffeldern zu verstehen. Das Wasserstoffprojekt Hydrogen to Humber von Equinor beispielsweise integriert umfangreiche Kernbohrungen in Salzablagerungen aus dem Perm, um dessen Eignung für die Hochdruck-Wasserstoffspeicherung zu validieren.
In Nordamerika treibt die Wasserstoff-Initiative des US-Energieministeriums die Kernprobenahme in den Salzkuppeln und erschöpften Feldern der Golfküste voran, wobei öffentlich-private Partnerschaften mit Chevron und ExxonMobil derzeit im Gange sind. Diese Bemühungen betonen maßgeschneiderte Bohrprotokolle zur Bewertung des potenziellen Wasserstoffversprödungs- und geochemischen Wechselwirkungen unter Lagerbedingungen.
Australien treibt ebenfalls Fortschritte bei Kernprobenahmeprojekten an, die von CSIRO und der Australian Gas Infrastructure Group (AGIG) in den Salzbecken von Südaustralien geleitet werden, um die Grundlagen für zukünftige kommerzielle Wasserstoffspeicherzentren vorzubereiten.
In den kommenden Jahren wird ein erheblicher Anstieg der Kernprobenahmeaktivitäten erwartet, da sich die regulatorischen Rahmenbedingungen verschärfen und Projektentwickler versuchen werden, Investitionen zu entrisiko. Unternehmen investieren in automatisierte Bohrtechnologien und digitale Kernanalysen und positionieren die geologische Kernprobenahme als entscheidenden Ermöglicher für die globale Skalierung der unterirdischen Wasserstoffspeicherung.
Regulatorische und Umweltüberlegungen bei der Kernprobenahme
Die geologische Kernprobenahme für die unterirdische Wasserstoffspeicherung im Jahr 2025 wird zunehmend durch strenge regulatorische Rahmenbedingungen und erhöhte Umweltprüfungen geprägt. Regulierungsbehörden weltweit aktualisieren Standards, um den einzigartigen Herausforderungen der Wasserstoffspeicherung Rechnung zu tragen, wie zum Beispiel der potenziellen Migration unterirdisch, der Integrität der Deckgesteine und den Risiken induzierter Seismizität. Die Kernprobenahme ist entscheidend für die Charakterisierung der Lithologie der Formation, der Porosität, der Durchlässigkeit und der geochemischen Kompatibilität, die alle für die regulatorische Genehmigung von Speicherstandorten erforderlich sind.
In der Europäischen Union weist die Europäische Geowissenschaftsunion darauf hin, dass die überarbeitete Gasrichtlinie der EU (voraussichtlich ab 2025 in Kraft) spezifische Bestimmungen für die Wasserstoffspeicherung enthalten wird, die eine umfassende Standortcharakterisierung über die Kernanalyse betonen. Betreiber müssen nachweisen, dass die entnommenen Kerne das Vorhandensein von undurchlässigen Deckgesteinen und das Fehlen von Georisiken bestätigen, bevor Genehmigungen erteilt werden. Ähnliche Anforderungen werden in den regulatorischen Leitlinien des Vereinigten Königreichs festgelegt, wobei die Umweltbehörde umfassende kernbasierte Standortbewertungen und langfristige Überwachungspläne als Teil der Genehmigungsanträge vorschreibt.
In den Vereinigten Staaten finanziert das U.S. Department of Energy (DOE) Büro für saubere Energiedemonstrationen Pilotprojekte in Salzkavernen und erschöpften Reservoirs und verlangt Kernprobenahmekampagnen, die die Standards des American Petroleum Institute (API) erfüllen. Diese Standards umfassen Richtlinien zur Erhaltung der Kerne integrität, Häufigkeit der Probenahme und Laboruntersuchungen zur Bewertung der Reaktion von Deckgesteinen auf Wasserstoffexposition. Umweltverträglichkeitsprüfungen müssen potenzielle Grundwasserverunreinigungen und die Mobilisierung von Methan berücksichtigen, wobei die Kerndaten grundlegende Nachweise liefern.
Umweltüberlegungen treiben auch die Einführung weniger invasiver Kernprobenahmetechniken und verbesserte Abfallentsorgungsprotokolle voran. Unternehmen wie SLB (Schlumberger) und Baker Hughes berichten über eine zunehmende Verwendung von umweltfreundlichen Bohrtechnologien und schonenden Bohrflüssigkeiten, um die Störung des Standorts zu minimieren. Diese Maßnahmen stehen im Einklang mit den sich entwickelnden Standards von Organisationen wie der International Organization for Standardization (ISO), die neue technische Spezifikationen für die Bewertung von Wasserstoffspeicherstandorten entwickelt.
Im Hinblick auf die Zukunft wird eine regulatorische Harmonisierung über die Zuständigkeiten hinweg erwartet, während die Wasserstoffspeicherung in größerem Maßstab vorrückt. Branchenakteure fordern einheitliche Verfahren für die Kernprobenahme und Berichterstattung, um grenzüberschreitende Projekte zu vereinfachen und die Genehmigung zu beschleunigen, ein Trend, den Gruppen wie Hydrogen Europe aktiv fördern. Die Aussichten für 2025 und darüber hinaus sind geprägt von zunehmender Aufsicht, technologischen Innovationen und gemeinsamer Standardentwicklung, um eine sichere und umweltverträgliche unterirdische Wasserstoffspeicherung zu gewährleisten.
Technologische Innovationen, die die Genauigkeit der Kernprobenahme beeinflussen
Technologische Fortschritte verbessern rapide die Genauigkeit und Effizienz der geologischen Kernprobenahme für die unterirdische Wasserstoffspeicherung, einem Sektor, der einen signifikanten Auftrieb erfährt, während Wasserstoff zu einem der Schlüsselaspekte der globalen Dekarbonisierungsstrategien wird. Jüngste Innovationen werden durch die Notwendigkeit vorangetrieben, potenzielle Speicherstandorte präzise zu charakterisieren, die Integrität der Deckgesteine zu bewerten und das langfristige Verhalten von Wasserstoff in unterirdischen Formationen vorherzusagen.
Im Jahr 2025 transformieren Digitalisierung und Automatisierung herkömmliche Bohrmethoden. Unternehmen wie SLB (Schlumberger) haben neue Bohrgeräte mit fortschrittlichen Sensoren eingeführt, die eine Echtzeit-Datenerfassung während des Bohrprozesses ermöglichen. Diese Geräte erfassen nicht nur hochwertige Kernproben, sondern auch kontinuierliche Messungen in der Bohrung – wie Druck, Temperatur und Gehaltsungen von Gasen in der Formation – die entscheidend sind, um die Migration und Speicherkapazität von Wasserstoff zu bewerten.
Darüber hinaus verbessern die Technologien zur Drahtseiltiefenprüfung und Analyse von Baker Hughes das Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Gestein und Fluiden, die spezifisch für Wasserstoff sind. Ihre Systeme ermöglichen den unter Druck stehenden Bohrkern, der die In-situ-Bedingungen bewahrt und die Probenveränderung minimiert und so repräsentativere Daten für die Analyse der Durchlässigkeit und Porosität liefert. Diese Parameter sind entscheidend für die Modellierung der Einspritztätigkeit, der Eindämmung und des Rückzugs von Wasserstoff.
Hochauflösende, nicht-invasive Bildgebungstechniken finden ebenfalls zunehmenden Anklang. Weatherford International setzt Computertomographie (CT) und nukleare Magnetresonanz (NMR)-Bildgebung ein, um extrahierte Kerne zu analysieren. Diese Bildgebungsverfahren bieten detaillierte dreidimensionale Ansichten der Porennetzwerke und Mineralstrukturen, ohne die Proben physisch zu verändern, und ermöglichen somit genauere Bewertungen des Speichervolumens und der Wirksamkeit der Deckgesteine.
Zusätzlich optimiert die Integration von künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen die Interpretation der Kernproben. Unternehmen wie Halliburton setzen cloudbasierte Plattformen ein, die Kern-, seismische, petrophysikalische und geologische Daten bündeln. Diese Datenfusion ermöglicht robustere Vorhersagen des Verhaltens von Wasserstoff in unterirdischen Formationen und unterstützt die verbesserte Standortauswahl sowie Risikominderungsstrategien.
In der Zukunft wird erwartet, dass der Sektor eine weitere Konvergenz von Robotik, Fernoperation und Echtzeitanalysen erlebt. Der Einsatz autonomer Bohrsysteme wird voraussichtlich die menschlichen Expositionen gegenüber Gefahren minimieren und die Präzision der Probenahme erhöhen. Während sich die regulatorischen Rahmenbedingungen für die Wasserstoffspeicherung in den kommenden Jahren verfestigen, werden solche Innovationen unentbehrlich sein, um die Eignung von Standorten zu überprüfen und die Bereitstellung von Wasserstoffinfrastrukturen in großem Maßstab zu unterstützen.
Marktgröße, Wachstumsprognosen & Investitionstrends (2025–2028)
Der globale Markt für geologische Kernprobenahme, die auf die unterirdische Wasserstoffspeicherung abgestimmt ist, ist während 2025–2028 für signifikantes Wachstum prädestiniert, angetrieben durch die Beschleunigung von Wasserstoff als Eckpfeiler globaler Dekarbonisierungsstrategien. Die Kernprobenahme ermöglicht eine detaillierte Bewertung der geomechanischen, mineralogischen und petrophysikalischen Eigenschaften der Kandidatenlagerstätten, die für eine sichere und effiziente unterirdische Wasserstoffspeicherung grundlegend sind. Da Länder und Energiekonzerne sich verpflichten, Wasserstoffinfrastruktur auszubauen, steigt die Nachfrage nach fortschrittlichen Kernanalysediensten und -technologien.
Der aufstrebende Markt ist stark konzentriert in Europa, Nordamerika und Teilen des asiatisch-pazifischen Raums, wo nationale Wasserstoffstrategien und Pilotprojekte Aktivitäten vorantreiben. Der REPowerEU-Plan der Europäischen Union, der bis 2030 50 Millionen Tonnen verbrauchsbewusstes Wasserstoffziel hat, fördert Investitionen in Wasserstoffspeicherpiloten und damit verbundene geologische Studien Shell. Zum Beispiel nutzen die Projekte Hystories und HyUsPRe die Kernprobenahme zur Bewertung von erschöpften Gaslagerstätten und Salzkavernen auf Wasserstoffspeicherpotenzial, wobei Shell und andere Partner umfangreiche Kernentnahmen und Laboranalysen in der Nordsee und dem kontinentalen Europa durchführen TotalEnergies.
In den Vereinigten Staaten finanziert die Wasserstoff-Initiative des Energieministeriums Demonstrationsprojekte im Speichermaßstab, mit starkem Schwerpunkt auf der unterirdischen Charakterisierung durch Kernprobenahme und Tests des U.S. Department of Energy. Wichtige Dienstleister wie SLB (Schlumberger) und Baker Hughes berichten von gestiegenen Aufträgen für Kernproben, Kernanalysen und digitale Kern-Simulationsdienste, insbesondere in Regionen mit erschöpften Öl- und Gasfeldern, die für eine Umwandlung geeignet sind.
Von 2025 bis 2028 deuten die Marktprognosen auf eine jährliche Wachstumsrate (CAGR) von über 12% für geologische Dienstleistungen in Verbindung mit Wasserstoffspeicherung hin, die schneller wächst als die herkömmliche Bohrung in Kohlenwasserstoffen aufgrund der höheren technischen Anforderungen und der regulatorischen Prüfung der Integrität und Eindämmung von Wasserstoff. Investitionen fließen sowohl in Hardware – innovative Bohrgeräte, Echtzeitsensoren in der Bohrung – als auch in Software für digitale Kernanalysen, wobei Halliburton und Core Laboratories neue Lösungen einführen, die speziell für die Wasserstoffkompatibilität und Studien zu den Wechselwirkungen zwischen Wasserstoff und Gestein konzipiert sind.
- Europa: Großvolumige Pilotprojekte und staatlich unterstützte Wasserstofftäler treiben Investitionen im Millionen-Euro-Bereich in die Kernprobenahme und Geocharakterisierung voran.
- USA: Neue Bundesmittel und Partnerschaften mit der Privatwirtschaft erweitern kommerzielle Kernprobenahmekampagnen in wichtigen Becken.
- Asien-Pazifik: Australien und Japan leiten Machbarkeitsstudien ein, wobei lokale Unternehmen mit internationalen Spezialisten für die Kernanalyse zusammenarbeiten.
Ausblickend wird erwartet, dass der Markt schnell reifen wird, wobei die Kernprobenahme zu einem Standardvoraussetzung für die gesamte Hauptphase der unterirdischen Wasserstoffspeicherentwicklung wird. Diese Entwicklung wird durch zunehmende regulatorische Anforderungen und die Notwendigkeit belastbarer, bankfähiger unterirdischer Daten zur Sicherung der Projektfinanzierung und -versicherung bestärkt.
Fallstudien: Erfolgreiche Wasserstoffspeicherinitiativen
Die geologische Kernprobenahme entwickelt sich zu einem grundlegenden Schritt bei der Bewertung und dem Einsatz von unterirdischen Wasserstoffspeicherinitiativen. Im Jahr 2025 und den kommenden Jahren zeigen mehrere hochkarätige Projekte in Europa und Nordamerika die zentrale Rolle, die die Kernprobenahme beim Entriskieren geologischer Formationen und der Optimierung von Speichersstrategien spielt.
Ein bemerkenswertes Beispiel ist das Pilotprojekt von RWE Gas Storage West in Deutschland, das 2024 begann und 2025 fortgesetzt wird. Hier wird umfassende Kernprobenahme von Salzkavernen am Standort Epe nahe Gronau durchgeführt, um die petrophysikalischen und geomechanischen Eigenschaften des Salzgesteins zu charakterisieren. Diese Bemühungen sind entscheidend für die Bewertung der Eignung der Kavernen zur Wasserstoffspeicherung sowie zur Überwachung möglicher Wechselwirkungen zwischen Wasserstoff und dem Wirtgestein. RWEs Pilotprojekt zählt zu den ersten in Deutschland, die eine Erdgas-Kaverne auf reinen Wasserstoff umstellen, wobei die Kernanalyse ihre Sicherheits- und Dichtungsevaluierungen unterstützt.
Ähnlich nutzt die Rough Storage-Station im Vereinigten Königreich, die von Centrica betrieben wird, historische Kernproben und neue Bohrkampagnen, um die Kompatibilität des Reservoirs mit Wasserstoffinjektions- und Rückzugszyklen zu bewerten. Die Rough-Station, die zuvor eine Erdgaslagerstätte in der Nordsee war, steht im Fokus eines geplanten Umbaus zur Speicherung von bis zu 1,5 TWh Wasserstoff bis 2028. Das Kernprobenprogramm des Projekts konzentriert sich auf die Bewertung der Integrität der Deckgesteine und der chemischen Reaktivität der Reservoirgesteine bei Wasserstoffexposition, um Leckagen zu verhindern und die langfristige Speichersicherheit aufrechtzuerhalten.
In den Vereinigten Staaten führt das SoCalGas ‚Angeles Link‘-Projekt in Kalifornien Kernproben von erschöpften Gaslagern und salzhaltigen Aquiferen durch, um ein regionales Wasserstoffzentrum aufzubauen. Ihr Arbeitsprogramm für 2025 betont fortschrittliche Bohrtechnologien zur Entnahme unveränderter Proben, sodass Laboruntersuchungen zur Wasserstoffdiffusion, Mineralveränderung und mikrobieller Aktivität im Untergrund ermöglicht werden. Diese Daten gestalten regulatorische Einreichungen und Investitionsentscheidungen für zukünftige kommerzielle Speicheranlagen.
Ausblickend koordinieren Branchenorganisationen wie die European Energy Research Alliance (EERA) internationale Forschungsprojekte zu den besten Verfahren der Kernprobenahme mit dem Ziel, Protokolle über unterschiedliche Lithologien und Speichertypen zu standardisieren. Die Ergebnisse dieser Fallstudien werden voraussichtlich auf kommende Projekte in den Niederlanden, Dänemark und Kanada Einfluss nehmen, wo die geologische Kernprobenahme eine Voraussetzung für die großflächige, sichere und nachhaltige Wasserstoffspeicherung bleibt.
Herausforderungen: Geologische, technische und wirtschaftliche Barrieren
Die geologische Kernprobenahme steht im Mittelpunkt der Bewertung und des Entriskierens von Standorten für die unterirdische Wasserstoffspeicherung, sieht sich jedoch einer einzigartigen Reihe von Herausforderungen im Kontext der spezifischen Eigenschaften von Wasserstoff und dem neuartigen Status von Großprojekten zur Wasserstoffspeicherung gegenüber. Während sich die Wasserstoffwirtschaft bis 2025 und darüber hinaus beschleunigt, wird die Überwindung geologischer, technischer und wirtschaftlicher Barrieren in der Kernprobenahme entscheidend für die Projektumsetzbarkeit und Sicherheit.
Eine der wichtigsten geologischen Herausforderungen ist die genaue Charakterisierung der Integrität der Deckgesteine und der Qualität der Reservoirs unter Wasserstoffbetrieb. Im Gegensatz zu Erdgas sind Wasserstoffmoleküle deutlich kleiner und diffuser, was Bedenken hinsichtlich potenzieller Leckagen durch Mikrofrakturen oder zuvor unentdeckte Fehler aufwirft. Die Kernprobenahme muss daher außergewöhnlich hohe Rückgewinnungsraten und minimale Störungen erreichen, um die Porosität, Durchlässigkeit und die Dichtfähigkeit der Deckgesteine genau zu bewerten. Unternehmen wie SLB (Schlumberger) und Baker Hughes haben berichtet, dass die Anpassung der Techniken zur Kernentnahme und -konservierung zur Minimierung von Oxidation oder Wasserstoffverlust während des Transports und der Analyse eine große technische Hürde darstellt.
Laboruntersuchungsprotokolle für Wasserstoff-Gesteins-Wechselwirkungen stellen ebenfalls technische Herausforderungen dar. Wasserstoff kann mit bestimmten Mineralien reagieren oder mikrobiologische Aktivitäten induzieren, die die Leistung des Reservoirs über die Zeit beeinträchtigen können. Wie von Shell angemerkt, müssen experimentelle Einstellungen jetzt zyklische Wasserstoffeinspritze- und rückkursbehandlungen simuliere, einschließlich Hochdruck- und variablen Temperaturbedingungen, um das Verhalten des Reservoirs besser vorherzusagen. Dies erhöht sowohl die technische Komplexität als auch die Kosten der Kernanalyse, da spezialisiertes Equipment und Containment-Systeme erforderlich sind, um Wasserstoff sicher zu handhaben und Kontamination zu verhindern.
Ökonomisch sind die Kosten für die Kernbohrung und fortschrittliche Laboranalysen erheblich. Der Bedarf an hochfrequenten Probenahmen und maßgeschneiderten Protokollen für die Kernbehandlung von Wasserstoff im Gegensatz zu herkömmlichen Kohlenwasserstoffen kann die Projektbewertungsbudgets um 20–40% erhöhen. Nur eine Handvoll Dienstleister bietet derzeit wasserstoffspezifische Kernanalysenprotokolle an, was den Wettbewerb einschränkt und die Kosten in die Höhe treibt. Laut Equinor machen wirtschaftliche Unsicherheiten bezüglich der langfristigen Viabilität der Wasserstoffspeicherung – insbesondere in neu untersuchten geologischen Formationen – es schwierig, die anfängliche Investition ohne klare regulatorische Anreize oder langfristige Abnahmevereinbarungen zu rechtfertigen.
In Zukunft wird erwartet, dass laufende Demonstrationen und Pilotprojekte entscheidende Daten zur Verfeinerung von Kernprobenahmemethoden liefern werden. Branchenführer arbeiten mit akademischen Institutionen zusammen, um standardisierte Testverfahren zu entwickeln und die regulatorische Akzeptanz zu beschleunigen. Bis die Technologien und Arbeitsabläufe zur Kernprobenahme vollständig auf die einzigartigen Merkmale von Wasserstoff zugeschnitten sind, werden geologische, technische und wirtschaftliche Barrieren weiterhin die Geschwindigkeit und den Umfang der unterirdischen Wasserstoffspeicherung durch den Rest dieses Jahrzehnts prägen.
Wachstumschancen: Neue Anwendungen und Geschäftsmodelle
Mit dem globalen Übergang zu kohlenstoffarmen Energiesystemen beschleunigt sich die geologische Kernprobenahme als kritischer Ermöglicher für die sichere und effektive Entwicklung von unterirdischen Wasserstoffspeicherprojekten. Im Jahr 2025 und den kommenden Jahren erlebt der Sektor einen Anstieg neuer Anwendungen und Geschäftsmodelle, die durch die Notwendigkeit angetrieben werden, geologische Formationen für großflächige, saisonale Wasserstoffspeicherung umzupolen – eine Schlüsselanforderung für das Gleichgewicht des Stromnetzes und die Dekarbonisierung der Schwerindustrie.
Techniken zur Kernprobenahme, die traditionell in der Kohlenwasserstofferkundung angewendet wurden, werden rasch an die spezifischen Herausforderungen von Wasserstoff angepasst. Betreiber priorisieren jetzt detaillierte mineralogische, petrophysikalische und mikrobiologische Analysen, um zu verstehen, wie Wasserstoff mit Reservoirgesteinen, Deckgesteinen und potenziellen Kontaminanten interagiert. Solche Einblicke sind entscheidend zur Beurteilung von Risiken wie Wasserstoffversprödung, mikrobieller Verbrauch und Integrität der Deckgesteine, die alle direkt die Bankfähigkeit des Projekts und die regulatorische Genehmigung beeinflussen.
Mehrere Energieriesen und Dienstleistungsunternehmen setzen aktiv fortschrittliche Bohr- und Testtechnologien ein. Beispielsweise hat SLB (früher Schlumberger) die Erweiterung seiner Dienstleistungen zur Kernanalyse angekündigt, um Tests zur Wasserstoffkompatibilität zu inkludieren und sein globales Netzwerk von Labors zu nutzen, um Wasserstoffspeicherprojekte in Europa und Nordamerika zu unterstützen. Gleichzeitig investiert Baker Hughes in neue Methoden zur Kernaufnahme und -konservierung, um die Reinheit des Wasserstoffs zu bewahren und die Veränderung der Proben während der Entnahme und des Transports zu minimieren.
Neu entstehende Geschäftsmodelle konzentrieren sich auf integrierte Dienstleistungsangebote: von der Standortbewertung und Kernprobenahme bis hin zur Reservoirsimulation und der Einhaltung von Vorschriften. Unternehmen wie Storegga arbeiten mit Technologielieferanten und Lagerbetreibern zusammen, um schlüsselfertige Lösungen anzubieten, die eine schnellere Risikominderung und Kommerzialisierung von Speicherkapazitäten ermöglichen. In der Zwischenzeit finanzieren öffentliche-private Konsortien, einschließlich Mitglieder der Hydrogen Energy Supply Chain, Pilotprojekte, die öffentlich zugängliche Kerndaten erzeugen, um das Lernen und die Standardisierung branchenübergreifend zu beschleunigen.
In der Zukunft werden Digitalisierung und Automatisierung dazu beitragen, die Kernprobenahme weiter zu transformieren. Die Echtzeiterfassung von Bohrdaten, KI-gesteuerte Probenanalysen und digitale Zwillingsmodellierungen werden voraussichtlich Projektzeitlinien beschleunigen und die Kosten senken. Der Ausbau von Wasserstoffspeicherzentren an strategischen Standorten – wie Salzkavernen in der Nordsee und erschöpften Gasfeldern an der Golfküste der USA – wird weiterhin die Nachfrage nach spezialisierten Kernprobenfähigkeiten ankurbeln und neue Partnerschaften zwischen Speicherentwicklern, Technologieunternehmen und lokalen Versorgungsunternehmen fördern.
Insgesamt wird sich die geologische Kernprobenahme in den kommenden Jahren von einer technischen Notwendigkeit zu einem strategischen Geschäftsmittel entwickeln, das das schnelle Wachstum der unterirdischen Wasserstoffspeicherung im Rahmen des globalen Energiewandels untermauert.
Zukünftige Aussichten: Die nächste Welle der unterirdischen Wasserstoffspeicherung (2029 und darüber hinaus)
Mit dem Fortschritt der Wasserstoffwirtschaft wird die geologische Kernprobenahme eine zunehmend kritische Rolle bei der Gestaltung der Zukunft der unterirdischen Wasserstoffspeicherung spielen, insbesondere über 2029 hinaus. Bis 2025 laufen mehrere Pionierprojekte und technologische Entwicklungen, die eine Grundlage für die nächste Welle der Erkundung, Risikoanalyse und Betriebsoptimierung in diesem aufkommenden Sektor schaffen.
Die Kernprobenahme bietet direkte physische Beweise aus gezielten geologischen Formationen, die eine genaue Bewertung von Porosität, Durchlässigkeit, Mineralogie und Dichtekapazitäten – Parameter, die entscheidend für die Bestimmung der Eignung eines Standorts für die Wasserstoffspeicherung sind. In den vergangenen Jahren hat eine erweiterte Zusammenarbeit zwischen Energiefirmen, Bohrtechnik-Anbietern und Forschungsinstitutionen stattgefunden, um Methoden zur Gewinnung und Analyse von Kernen speziell für Wasserstoff im Vergleich zu herkömmlichen Kohlenwasserstoffen oder CO2 zu verfeinern.
Bis 2025 wird erwartet, dass Organisationen wie SLB (Schlumberger) und Baker Hughes verbesserte Bohrmethoden und digitale Kernanalysen-Workflows einführen, die auf die einzigartigen Herausforderungen der Wasserstoffspeicherung zugeschnitten sind. Zu diesen Fortschritten gehören verbesserte Bohrwerkzeuge, die die Störung der Kernen minimieren, und fortschrittliche Laborprotokolle zur Charakterisierung von potenziellen Wasserstoff-Gesteins-Wechselwirkungen, wie z.B. Mineralveränderungen und mikrobieller Aktivität, über lange Zeiträume.
Großangelegte Demonstrationsprojekte in Europa wie die von RWE und Equinor koordinierten integrieren umfassende Kernprobenkampagnen in ihren Standortqualifikationsprozess für die geplante Wasserstoffspeicherung in erschöpften Gasfeldern und Salzkavernen. Diese Programme generieren umfangreiche Datensätze, die nicht nur die unmittelbare Projektviabilität informieren, sondern auch zur Entwicklung von branchenweiten bewährten Verfahren und regulatorischen Standards für die Sicherheit der Wasserstoffspeicherung und das Umweltmonitoring beitragen.
Für 2029 und darüber hinaus wird erwartet, dass die Sammlung und Digitalisierung von aus Kernen abgeleiteten Daten eine genauere Modellierung der Wasserstoffmigration, der Integrität der Speicherung und die Identifizierung von weltweit skalierbaren Speicherstandorten ermöglichen. Der Trend zu Automatisierung und Echtzeitanalysen in der Verarbeitung von Kernen – unterstützt von Investitionen in Unternehmen wie Halliburton – wird die Entriskierung und Bereitstellung von kommerzieller Wasserstoffspeicherung im großem Maßstab weiter beschleunigen.
Während Regierungen und Brancheninstitutionen, einschließlich der Internationalen Energieagentur (IEA), den raschen Ausbau der Wasserstoffinfrastruktur betonen, wird die Bedeutung einer robusten geologischen Kernprobenahme nur zunehmen. Bis Ende des Jahrzehnts werden bewährte Praktiken der Kernprobenahme voraussichtlich in internationale Standards kodifiziert, die das Vertrauen der Investoren und die öffentliche Akzeptanz von Wasserstoff als sicherem und nachhaltigem Energieträger untermauern.
Quellen & Hinweise
- HyNet North West
- SLB
- Baker Hughes
- IEA Greenhouse Gas R&D Programme (IEAGHG)
- DNV
- Equinor
- Core Laboratories
- Nederlandse Aardolie Maatschappij (NAM)
- Shell
- Gasunie
- ExxonMobil
- CSIRO
- Australian Gas Infrastructure Group (AGIG)
- Europäische Geowissenschaftsunion
- Umweltbehörde
- American Petroleum Institute (API)
- Internationale Organisation für Normung (ISO)
- Hydrogen Europe
- Weatherford International
- Halliburton
- TotalEnergies
- European Energy Research Alliance (EERA)
- SLB (Schlumberger)
- Storegga
- Internationale Energieagentur (IEA)
