Hauptziel des TOPS-Projektes ist die Entwicklung eines standortbezogenen Prozessablaufplans für eine Untertagevergasung von Kohle (UTV) mit gekoppelter Abscheidung und Sequestrierung von CO₂ (CCS).

Dabei werden insbesondere technische Lösungen für Divergenzen zwischen lokalen CO₂-Quellen und -Senken, eine Problematik von der zahlreiche Kohlereviere betroffen sind, angestrebt. Technologische Wissenslücken bezüglich der Ausdehnung und Geomechanik von Hohlräumen, potenzielle Grundwasserverunreinigungen sowie Auswirkungen von Setzungen sollen im Rahmen eines integrierten Forschungsansatzes aufgearbeitet werden. Weitere Forschungsthemen betreffen integrierte Lösungsansätze zur Ermittlung der Bedeutung/des Einflusses ortsspezifischer Faktoren (Kohle-Typ, Tiefe/Druck, Mächtigkeit, Deckgestein und Liegendes von Gesteinsschichten, Hydrologie) im Hinblick auf die Effizienz der CO₂-Vermeidung.

Des Weiteren sollen in dem Projekt Europäische und internationale UCG-Ressourcen und CO₂-Speicherkapazitäten ermittelt, sowie CO₂-Vermeidungstechnologien im Hinblick auf die Endnutzung des UTV-Synthesegases untersucht werden. Die ermittelten Technologie-Optionen werden sowohl lokal, als auch im Hinblick auf die gesamte Prozesskette, auf ihre Umweltverträglichkeit und Wirtschaftlichkeit untersucht.

Das Projekt erzielt somit einen konsequent ganzheitlichen Untersuchungsansatz der UTV-CCS- sowie für die Umsetzung des gekoppelten Verfahrens geeigneter Gebiete. Um den Gesamtprozess zu optimieren, sollen neben der Elektrizitätsproduktion auch andere Optionen zur Synthesegas-Endnutzung neben weiteren neuen Ansätzen zur Nutzung von UTV-Endprodukten in Betracht gezogen werden. Somit können unter Berücksichtigung lokaler und geologischer Rahmenbedingungen, die Minimierung der vor Ort benötigten CO₂-Speicherkapazitäten und eine Maximierung der wirtschaftlichen Effizienz durch die Veredlung von UTV-Endprodukten und der Stromerzeugung aus Synthesegas erzielt werden.

• Nakaten, N., Kempka, T. (2017): Radial-symmetric well design to optimize coal yield and maintain required safety pillar width in offshore underground coal gasification. - Energy Procedia, 125, p. 27-33.

              doi.org/10.1016/j.egypro.2017.08.044

• Nakaten, N., Kempka, T. (2017): Techno-Economic Comparison of Onshore and Offshore Underground Coal Gasification End-Product Competitiveness. - Energies, 10, 10.

              doi.org/10.3390/en10101643

• Otto, C., Kempka, T. (2017): Prediction of Steam Jacket Dynamics and Water Balances in Underground Coal Gasification. - Energies, 10, 6. 

              doi.org/10.3390/en10060739

• Otto, C., Kempka, T., Kapusta, K., Stańczyk, K. (2016): Fault Reactivation Can Generate Hydraulic Short Circuits in Underground Coal Gasification — New Insights from Regional-Scale Thermo-Mechanical 3D Modeling. - Minerals, 6, 4.

             doi.org/10.3390/min6040101

• Otto, C., Kempka, T. (2015): Thermo-mechanical Simulations Confirm: Temperature-dependent Mudrock Properties are Nice to have in Far-field Environmental Assessments of Underground Coal Gasification. - Energy Procedia, 76, p. 582-591.

              doi.org/10.1016/j.egypro.2015.07.875

• Otto, C., Kempka, T. (2015): Thermo-Mechanical Simulations of Rock Behavior in Underground Coal Gasification Show Negligible Impact of Temperature-Dependent Parameters on Permeability Changes.- Energies, 8, 6, p. 5800-5827.

              doi.org/10.3390/en8065800