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Zusammenfassung

Die Untertagevergasung von Kohle (UTV) ermöglicht die Erschließung nicht konventionell förderbarer Kohleflöze und bietet dadurch Potenzial zur Erhöhung der weltweiten Kohlereserven. Durch die in-situ Kohleumwandlung entsteht ein hochkalorisches Synthesegas, welches entweder elektrifiziert oder zur Gewinnung chemischer Rohstoffe eingesetzt werden kann. Trotz der hohen ökonomischen Potenziale, bestehen durch eine mögliche Reaktivierung von geologischen Störungen, induzierter Seismizität, Oberflächen- setzungen und möglicher Migration von UTV-Rückständen in Grundwasserleitern auch standortspezifische Umweltgefährdungspotentiale. Insbesondere die durch thermo- mechanische Effekte hervorgerufenen Veränderungen der hydraulischen Leitfähigkeit im Deckgestein, können potenzielle Migrationspfade für UTV-Rückstände darstellen. Aufgrund der hohen Investitionskosten von UTV-Pilotanlagen, sind numerische Simulationen gekoppelter UTV-Prozesse von entscheidender Bedeutung für die Bewertung möglicher Umweltauswirkungen. Unsere bisherigen Simulationsstudien zeigen, dass temperaturabhängige Gesteinsparameter in komplexen 3D-Modellen vernachlässigbar sind, wodurch eine höhere Recheneffizienz erzielt werden kann. Die vorliegende Studie umfasst gekoppelte Simulationen eines komplexen 3D-Modells auf der umfassenden Daten- grundlage des im oberschlesischen Kohlebecken ansässigen polnischen Bergwerks Wieczorek. Hierzu haben wir ein thermo-mechanisch gekoppeltes Simulationsmodell zur Analyse von potenziellen UTV-Umweltauswirkungen entwickelt. Unter Berücksichtigung des transpressiven Spannungsregimes im oberschlesischen Kohlebecken, wurden unterschied- liche Nutzungsszenarien untersucht. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass ein minimaler Abstand zwischen den einzelnen Reaktorkanälen von etwa der sechsfachen Höhe des Kohleflözes gewährleistet werden muss, um eine hydraulische Verbindung benachbarter Kanäle zu vermeiden. Eine Störungsreaktivierung und Erzeugung möglicher Fluidmigrationswege durch Scher- und Normalverschiebungen wird unter Berücksichtigung der potenziell induzierten Seismizität diskutiert. Unsere Simulationsergebnisse zeigen weiterhin, dass die standort- und nutzungsspezifische seismische Gefährdung durch einen kommerziellen UTV-Betrieb als vernachlässigbar einzustufen ist.