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Das letzte Glied der CCS-Kette, die Speicherung, soll eine sichere und dauerhafte Lagerung des Kohlendioxids über Jahrtausende gewährleisten. Gleichzeitig stellt sie den Part mit den meisten Unwägbarkeiten dar. Die Verfahren sind zwar bekannt, aber sowohl potenzielle Speicherstätten als auch Bohrverfahren, Injektion und Monitoring müssen an die spezifischen Eigenschaften des CO₂ angepasst werden. Fragen stellen sich beispielsweise hinsichtlich der Reaktion des CO₂ mit den umgebenden Mineralien, der Lösung im Grundwasser oder der Druckverteilung.
 
Für Deutschland kommen zur Lagerung vor allem versiegende Erdgasfelder und poröse, soleführende Gesteinsschichten (saline Aquifere) in Frage.
Denkbar wäre auch die Speicherung in Kohleflözen, die tiefer als 1500 Meter liegen und daher nicht abgebaut werden.
  
Erfahrungen mit Öl-Lagerstätten macht man vor allem in den USA und Kanada, wo CO₂ in die Lagerstätten gepresst wird, um die Ölfördermengen zu erhöhen („Enhanced Oil Recovery“) – Deutschland verfügt jedoch nicht über ausreichende Vorkommen.
Ob eine mögliche Speicherstätte tatsächlich geeignet wäre, wird unter anderem anhand von geologischen Profilen des Untergrunds geprüft. Sie werden durch seismische Untersuchungen erstellt: Ähnlich wie beim Ultraschall werden Schallwellen an der Oberfläche erzeugt und die Reflexion an den Grenzen der Gesteinsschichten registriert und ausgewertet. Daneben geben Probebohrungen Aufschluss über die chemische Zusammensetzung der Schichten.

Die Kapazitäten sind dennoch begrenzt; wie sehr, darüber gibt es keine Einigkeit. Für Deutschland liegen die Schätzungen zwischen 19 und 48 Gigatonnen. Nach Berechnungen des Wuppertal-Instituts (RECCS-Studie) könnten demnach saline Aquifere und ausgeförderte Gasfelder 30 bis 70 Jahre lang den CO₂-Ausstoß der deutschen Kohlekraftwerke aufnehmen.

Bis Ende März 2011 soll ein Speicherkataster der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe fertig gestellt sein.

 

Gaslagerstätten

Mit 20 Milliarden Kubikmeter Kapazität verteilt auf 46 unterirdische Speicher steht Deutschland bei der unterirdischen Speicherung von Erdgas in Europa an der Spitze.

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Saline Aquifere

In unterschiedlichen Tiefen unter der Erdoberfläche trifft man Sandsteinschichten an, deren Poren mit Sole gefüllt sind. Diese salinen Aquifere bieten großes Speicherpotenzial.

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