CPG-CH – CO2-Plume Geothermal potential evaluation for Switzerland

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/502798

Kurzbeschreibung (Deutsch)

CO2-Plume Geothermal (CPG) nutzt die Vorteile von CO2 als geothermisches Arbeitsmedium, um geothermische Energie aus natürlich durchlässigen Reservoiren in ~2–5 km Tiefe zu gewinnen. Der Einsatz von CO2 verdoppelt bis verdreifacht die geothermische Energiegewinnung. Darüber hinaus verbessert es das CCS-Kernprojekt: Durch die Entnahme von Wärme kann mehr CO2 dauerhaft gespeichert werden. Dieses Projekt bewertet das Schweizer CPG-Potenzial. Es wird eine kostengesteuerte kumulative Kapazitätserweiterungskurve bereitgestellt, die die LCOE (Levelized cost of Electricity) und das gesamte CO2-Speicherpotenzial für Kandidatenreservoirs in der Schweiz umfasst. Die Projektdissimination profitiert von einem Austausch mit der University of Alberta und der University of Calgary. Das CPG-CH-Projekt wird den Weg für die Produktion sicherer, autarker und sauberer Energie aufzeigen, indem es den CPG-„size of the prize“ bereitstellt. Darüber hinaus wird das gesamte tiefere CCS-Potenzial evaluiert: ein wichtiger Schritt zur Erreichung der Ziele der Schweizer Energiewende 2050.

Kurzbeschreibung (Englisch)

CO2-Plume Geothermal (CPG) uses the benefit of CO2 as a geothermal working fluid to extract geothermal heat from naturally permeable reservoirs at ~2–5 km depth. Benefiting from increased mass flow due to its lower viscosity, utilization of CO2 doubles to triples the geothermal energy extraction compared to water. Furthermore, it improves the underlying CCS project: more CO2 can be permanently stored as heat is extracted from the reservoir. This project evaluates the Swiss CPG potential. A Cost-Ordered Cumulative Capacity Expansion curve will be delivered, incorporating a LCOE, Power and the overall CO2 storage potential for candidate reservoirs in Switzerland. The project dissemination benefits from an exchange with the University of Alberta and the University of Calgary. An identical Canadian CPG potential study will proposed to NSERC. The CPG-CH project will pave the way to produce secure, autarkic, and clean baseload power, independent of weather and other external factors, by providing a CPG ‘size of the prize’. Additionally, the deeper CCS potential is evaluated: a key step to meet the objectives of the Swiss Energy Transition 2050.

Kurzbeschreibung (Französisch)

CO2-Plume Geothermal (CPG) exploite les avantages du CO2 en tant que fluide de travail géothermique pour produire de l'énergie géothermique à partir de réservoirs naturellement perméables situés à ~2-5 km de profondeur. L'utilisation du CO2 permet de doubler, voire de tripler la production d'énergie géothermique. En outre, il améliore le projet central de CSC : le prélèvement de chaleur permet de stocker durablement davantage de CO2. Ce projet évalue le potentiel suisse en matière de CSC. Il fournit une courbe d'extension de capacité cumulative basée sur les coûts, qui comprend le LCOE (Levelized cost of Electricity) et le potentiel total de stockage de CO2 pour les réservoirs candidats en Suisse. La détermination du projet bénéficie d'échanges avec l'Université d'Alberta et l'Université de Calgary. Le projet CPG-CH ouvrira la voie à la production d'une énergie sûre, autosuffisante et propre en fournissant le « size of the prize » CPG. En outre, il évaluera l'ensemble du potentiel de CSC plus profond : une étape importante pour atteindre les objectifs du tournant énergétique 2050 de la Suisse.

Schlussbericht (Deutsch)

Der tiefe Schweizer Untergrund ist bisher unzureichend charakterisiert, was seine Nutzung für tiefe Geothermie, Kohlenstoffspeicherung und die Gewinnung kritischer Mineralien einschränkt. Ein umfassendes Verständnis des Schweizer Molassebeckens ist Voraussetzung, um sein Potenzial auszuschöpfen. Wir beschreiben einen Versuch, das Potenzial der Schweiz für CO2 Plume Geothermal (CPG) zu quantifizieren, bei dem CO2 als Arbeitsmedium für die geothermische Förderung dient. Die verfügbaren Bohrloch- und seismischen Daten, die überwiegend aus früheren Öl- und Gasexplorationen stammen, reichen für eine fundierte Bewertung des Untergrunds nicht aus. Selbst eine Veröffentlichung weiterer historischer Datensätze dürfte unser Verständnis des Schweizer Untergrunds nur begrenzt verbessern. Aus diesem Grund formulieren wir Empfehlungen, wie künftige Forschung und Projektentwicklung die erforderlichen Daten und Erkenntnisse erarbeiten können, um den Schweizer Untergrund für die Energieerzeugung und -speicherung, die Kohlenstoffspeicherung sowie die Gewinnung kritischer Mineralien vollständig zu erschliessen.

Schlussbericht (Englisch)

The deep Swiss subsurface is relatively poorly understood, inhibiting its exploitation for geothermal energy, carbon storage, or critical minerals. A comprehensive understanding of the Swiss Molasse Basin is needed to tap into its potential. We document here an attempt to quantify Switzerland’s potential for CO2 Plume Geothermal (CPG), which uses CO2 as the working fluid for geothermal extraction. The existing and available wellbore data and seismic data obtained mainly from previous oil and gas exploration were found to be insufficient to understand the subsurface on a level needed to make informed assessment. Although additional legacy data could be made public, the limited usability of this data for our purpose makes it unlikely to substantially improve our understanding of the Swiss subsurface. We therefore make recommendations on how to equip researchers and project developers with the insights and data needed to fully unlock the Swiss subsurface for energy production and storage, carbon storage, or critical mineral production.

Zugehörige Dokumente

• Final report_english [PDF] 763 kB

Schlussbericht (Französisch)

Le sous-sol profond suisse est encore mal connu, ce qui freine son exploitation pour l'énergie géothermique, le stockage du carbone et l’extraction de minéraux critiques. Une compréhension approfondie du bassin molassique suisse est indispensable pour exploiter pleinement son potentiel. Nous présentons ici une tentative de quantification du potentiel de la Suisse en matière de CO2 Plume Geothermal (CPG), qui utilise le CO2 comme fluide de travail pour la production d'énergie géothermique. Les données de puits et sismiques existantes, issues principalement d'anciennes explorations pétrolières et gazières, se sont révélées insuffisantes pour appréhender le sous-sol avec le niveau de précision requis pour une évaluation fiable. Bien que des données historiques supplémentaires puissent être rendues publiques, leur applicabilité limitée à notre étude rend peu probable une amélioration significative de nos connaissances du sous-sol suisse. Nous formulons donc des recommandations visant à doter les chercheurs et les développeurs de projets les connaissances et les données nécessaires pour exploiter pleinement le potentiel du sous-sol suisse, que ce soit pour la production et le stockage d'énergie, le stockage du carbone et l’extractionde minéraux critiques.