Einweihung neuer Hochdruck-Prüfanlage für Gesteinsproben

Am Freitag, 28. Juni 2024 wurde die neue Hochdruck-Prüfanlage für Gesteinsproben „TrueTriax“ in der Hochdruck-Halle des Helmholtz-Zentrums Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ) im Beisein von Gästen aus Politik, Wirtschaft und Wissenschaft feierlich eingeweiht. Auch Vertreter der EFRE-Verwaltungsbehörde waren vor Ort. Mit der neuen Anlage können thermische, hydraulische, mechanische und chemische Prozesse in bis zu zehn Kilometer Tiefe simuliert werden. Das liefert wichtige Daten für die Geoenergieforschung und -anwendung. Ob Tiefe Geothermie zur regenerativen Wärmeversorgung, Wärme- und Kältespeicherung oder die geologische Speicherung von Wasserstoff als zukünftigem Energieträger: Wer den tiefen Untergrund energetisch nutzen möchte, muss die Prozesse und die Wechselwirkungen, die dort bei hohem Druck und hohen Temperaturen zwischen Gestein und Fluiden stattfinden, möglichst genau kennen:

• Wie ist die Durchlässigkeit des Gesteins für bestimmte Flüssigkeiten oder Gase? Wie ändert sich das mit variierendem Druck und Temperatur?
• Unter welchen Belastungen aus welchen Richtungen bricht das Gestein?
• Wie beeinflusst die variierende Temperatur im Untergrund die Brucheigenschaften?
• Welche chemischen Reaktionen finden unter diesen extremen Druck- und Temperaturbedingungen statt?

Antworten auf Fragen wie diese werden künftig mithilfe der neuen reaktiven, petrophysikalischen Hochdruck-Hochtemperatur-Prüfanlage PAX-1600, kurz TrueTriax genannt, ermöglicht. Sie erlaubt einzigartige Experimente unter Bedingungen, wie sie in bis zu zehn Kilometer Tiefe herrschen und daher in der Natur nur sehr schwer experimentell zugänglich sind. Insbesondere können mit der TrueTriax-Anlage höchstspezialisierte Druck- und Durchlässigkeitsversuche an Gesteinsproben durchgeführt werden. Dabei werden Druck, Temperatur und Durchströmungsparameter für Gase oder Flüssigkeiten variiert und gemessen. Besonders ist, dass diese Versuche auch mit Flüssigkeiten durchgeführt werden können, die in der Zusammensetzung tiefen Thermalwässern entsprechen. Akustische Sensoren erlauben die seismische Analyse von Bruchprozessen im Gestein.

Für die Präparation der würfelförmigen Gesteinsproben wurde eine hochgenaue Schleifanlage angeschafft.

Die TrueTriax-Anlage wurde über das Land Brandenburg via Investitionsbank des Landes Brandenburg (ILB) aus Mitteln des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) finanziert. Zusätzlich zu den 1,6 Millionen Euro der EU hat das GFZ eine Million Euro investiert. Realisiert wurde die Anlage von der Göttinger Firma APS Wille Geotechnik nach Spezifikationen der GFZ-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern.

Bestrebungen für ein nationales Triaxial-Hochdruckpressen-Cluster

Im Anschluss an die Einweihung der TrueTriax fand ein Kolloquium statt, das die wissenschaftlichen Potenziale dieser Art Hochdruck-Anlagen auslotete. Weitere Einsatzfelder neben den bereits genannten Themen Tiefe Geothermie, Wärme- und Kältespeicherung sowie Speicherung von Wasserstoff sind beispielsweise die Endlagerung von Radioaktivem Abfall, die Entstehung von Erdbeben oder die Gewinnung kritischer Rohstoffe wie Lithium aus geothermischen Fluiden.

Deutschlandweit gibt es aktuell neun ähnliche Triax-Anlagen an Forschungseinrichtungen, die jedoch komplementäre Spezialisierungen aufweisen. Das GFZ ist bestrebt, diese zu einem nationalen Triaxial-Hochdruckpressen-Cluster (Triaxial Cell Cluster – TriCC) zu vernetzen. So sollen den beteiligten Universitäten und außeruniversitären Forschungseinrichtungen exzellente Forschung im Labormaßstab sowie vielfältige Kooperationen ermöglicht werden.