Die Speicherung von CO2 im Untergrund ist eine der möglichen Optionen, um die Menge an CO2 in der Atmosphäre zu verringern und so den Effekt des Klimawandels zu mildern. In diesem Zusammenhang müssen eine Vielzahl von Herausforderungen bewältigt werden, um durch die Vermeidung von Bohrlochversagen, Störungsreaktivierung, CO2 Leckage entlang von Störungen, Versagen des Deckgesteins und Mikroseismizität einen sicheren Speicherort gewährleisten zu können. Mit einer detaillierten geomechanischen Charakterisierung des Speichers können bereits vor der Injektion entsprechende Szenarien untersucht und Risiken vermieden werden. Das generelle Potential von geomechanischen Lagerstättenmodellen für solche Untersuchungen ist aus der Produktion von Kohlenwasserstofflagerstätten bekannt und wird auch allgemein bei der Speicherung von Fluiden (z.B. Abwasser und Gas) im Untergrund eingesetzt. Als Fallstudie für diese Arbeit wurde das CO2CRC Otway Projekt ausgewählt, die in 2005 im Staat Victoria (Australien) gestartete erste Pilotstudie zur CO2 Speicherung in der südlichen Hemisphäre. Die PROTECT Forschungsgruppe, als internationaler Partner von CO2CRC, wurde 2011 ins Leben gerufen, um einen seismo-mechanischen Arbeitsablauf zu entwickeln, mit dem Deformationen auf subseismischer Ebene prognostiziert werden können. Diese Dissertation trägt dabei die geomechanische Charakterisierung des Speicherstandorts zu dem generellen Arbeitsablauf bei. Dazu wird mittels Finiter Elemente Methoden der dreidimensionale Spannungszustand im CO2 Speicher und der Überlagerung berechnet. Basierend auf einer detaillierten Interpretation von 3D Seismik wurde unter Zusammenarbeit mit Partnern aus der PROTECT Forschungsgruppe ein geologisches Modell erstellt. Dieses liefert die Untergrundgeometrie als eine wichtige Eingabegröße für das geomechanische Modell. Durch die Einbeziehung von Störungen und von mehreren lithostratigraphischen Horizonten bis zur Erdoberfläche kann das geomechanische Modell zukünftig auch für Bohrpfadplanungen genutzt werden. Mechanische Gesteins- und Störungseigenschaften wurden aus Bohrlochmessungen und Literaturquellen kompiliert. Als Randbedingungen für die numerische Simulation wurden regionale Spannungsdaten genutzt. Zur Kalibrierung des Modells wurden lokale Spannungsmessungen aus Bohrlöchern des Speicherprojektes verwandt. Der in situ Spannungszustand wurde mittels zweier Ansätze analysiert, die beide die Finite Elemente Methode nutzen und umfangreiche Informationen zur effektiven und zur Gesamtspannung im Umfeld des CO2 Speichers liefern. Die Reaktion des lokalen Spannungsfeldes auf Veränderungen im Porendruck durch CO2 Injektion im Reservoir wurde durch gekoppelte Strömungs- und Geomechaniksimulationen untersucht. Die berechnete Effektivspannung im Reservoir erlaubt eine Beurteilung der Deckgesteinsintegrität und der potentielle Reaktivierung von Störungen in Bezug auf die CO2 Injektionen. Ferner wurden die Vertikalverschiebungen in Hinblick auf eine Kompaktion des Reservoirs und eine Absenkung/Hebung der Erdoberfläche in der initialen Erdgasförder- bzw. der anschließenden CO2 Injektionsphase untersucht. Zusätzlich wurde mit einer Parameterstudie der Porendruck ermittelt, der nötig ist, um die Störungen sowohl im numerischen als auch im analytischen Modell zu reaktiveren. Damit konnten auch die maximalen täglichen Injektionsraten für einen sicheren Speicherbetrieb bestimmt werden. Der zweite Ansatz besteht aus einer strukturellen Analyse zur Beschreibung der heutigen Spannungsverteilung im Reservoirmaßstab. Die Modellauflösung erlaubt dabei auch die Erkennung von lokalen Spannungsperturbationen im Reservoir, die wesentlich auf die Wirkung von Störungen zurückgehen. Störungsstabilitäten werden unter strukturellen Gesichtspunkten analysiert und für jede Störung die Bewegungstendenz („slip and dilation tendency“) bewertet. Durch die Identifizierung und Modellierung von wichtigen tektonischen Phasen konnte die geodynamische Entwicklung des Arbeitsgebietes rekonstruiert werden. Die verschiedenen Modellierungsansätze zeigen teilweise Diskrepanzen in den Ergebnissen. Mögliche Quellen für die Unterschiede zwischen numerischem und analytischem Ansatz werden untersucht, insbesondere die Faktoren, die die Spannungsmodellierung mit den zwei verschiedenen geomechanischen Simulatoren beeinflussen. Die Kombination der Ergebnisse zielt darauf ab, das Auftreten und die Ursache von lokalen Spannungsrotationen zu analysieren und zu verstehen. Abschließend wird die zeitliche Entwicklung des Kluftnetzwerks durch Korrelation der beobachteten Klüfte mit modellierten Spannungszuständen untersucht. Zum Abschluss wird ein Vergleich mit früheren geomechanischen Modellen für das Otway Projekt in Bezug auf den kritischen Porendruck für die Störungsreaktivierung durchgeführt. Durch neue Daten konnten die Modellunsicherheiten weiter eingeschränkt werden, so dass ein erhöhter Grad an Genauigkeit erzielt werden konnte. Allerdings waren diese Modelle ausschließlich analytischer Natur und bezogen keine Variabilität der Gesteinsparameter, topographische Effekte, die Anwesenheit von Störungen und Interaktion zwischen benachbarten Zellen mit ein. Diese Aspekte beinhalten die in dieser Dissertation erarbeiteten komplexen numerischen Modelle, so dass aus den Simulationsergebnissen zuverlässigere Risikoanalysen abgeleitet werden können. Zusammenfassend behandelt diese Dissertation das erste 3D geomechanische Modell des CO2CRC Otway Projektes und ermöglicht somit eine umfassende geomechanische Charakterisierung dieses CO2 Speicherstandortes. Diese Beschreibung des 3D Spannungszustandes unter Berücksichtigung von Effektiv- und Gesamtspannungen und die Analyse der Störungsstabilität sind von besonderer Bedeutung für den sicheren Speicherbetrieb und zukünftige Bohrpfadplannungen. Über die konkrete Fallstudie hinaus kann der hier angewandte Arbeitsablauf auch für die geomechanische Beurteilung anderer Speicherstandorte verwandt werden. Die Methodik ist dabei nicht auf CO2 Speicher beschränkt, sondern kann allgemein zum Verständnis von Spannungszuständen in Kohlenwasserstoff-Lagerstätten und geothermischen Reservoiren eingesetzt werden.