Хранение водорода в соляных пещерах может помочь решить проблему, связанную с ростом производства.

По мнению исследователя, адаптация практики, уже используемой с природным газом, может быть более безопасной и устойчивой, чем использование небольших резервуаров.

25 апреля 2023 г. Автор: Джефф Макмастер

Хасан Деганпур (слева) и его команда изучают возможность хранения тысяч тонн водорода в подземных соляных пещерах, чтобы удовлетворить потребность в дополнительных мощностях для хранения, поскольку производство водорода в Альберте наращивается. (Фото: Прилагается)

Чтобы увеличить производство водорода — главная цель «водородной дорожной карты» Альберты — провинции понадобится место для хранения больших количеств топлива.

Исследователь в области нефтяной инженерии Хасан Деганпур говорит, что у него может быть решение: огромные подземные соляные пещеры, каждая из которых способна вместить более 2000 тонн сжатого газа.

Деганпур и его команда получили 500 000 долларов от Центра передового опыта в области водорода Alberta Innovates на изучение этой возможности, а также как минимум еще 500 000 долларов от отраслевых партнеров, Совета естественных наук и инженерных исследований и Программы грантов Mitacs Accelerate Grants.

«Насколько мне известно, мы будем первой лабораторией в Канаде, проверяющей соляные породы на предмет хранения водорода», — говорит Деганпур. Если в лаборатории все пойдет хорошо, через пару лет начнутся полевые испытания, добавляет он, а камеры хранения вступят в эксплуатацию примерно через пять лет.

Согласно «Дорожной карте водорода», к 2050 году мировой рынок водорода оценивается в более чем 2,5 триллиона долларов в год, особенно в Северной Америке, Азиатско-Тихоокеанском регионе и Европе.

Альберта стремится стать ведущим источником топлива для местных рынков и других частей мира, стремящихся к декарбонизации, одновременно сокращая собственный углеродный след. Провинция уже является крупнейшим производителем водорода в Канаде, учитывая его использование на протяжении десятилетий для переработки битума в синтетическую сырую нефть.

За последние 50 лет более 100 соляных пещер в Альберте уже использовались для хранения природного газа и других углеводородов, но водород представляет собой уникальную проблему, говорит Деганпур. Его молекулы меньше — самые маленькие из всех элементов — что делает его потенциально более способным проникать через стены пещер, а газ более взрывоопасен.

Проведя годы в индустрии гидроразрыва пласта, Деганпур говорит, что он и его отраслевые партнеры уверены, что каверны природного газа можно перепрофилировать для получения водорода. С переходом к крупномасштабному производству водорода достаточные мощности хранения будут иметь решающее значение для защиты от колебаний спроса и предложения.

«Если в будущем мы преобразуем зеленую электроэнергию из ветра и солнца в водород, нам, вероятно, не понадобится столько для отопления жилых домов летом — излишек придется куда-то направить».

Первой задачей является определение правильного размера, формы и глубины оптимальных пещер, некоторые из которых имеют глубину до двух километров, диаметр до 60 метров и высоту до 80 метров. Все это влияет на напряжение и поровое давление окружающей породы.

«Мы должны убедиться, что водород не просачивается через стены пещеры, где он может вступить в реакцию с рассолом и другими минералами», — говорит Деганпур, что потенциально может вызвать загрязнение.

Его команда начнет с тестирования образцов керна в его лаборатории, где они будут моделировать условия, подобные соляной пещере.

«Нам нужно знать проблемы, тогда мы сможем найти решения. Например, если мы знаем скорость утечки в породе, мы можем контролировать давление закачки и скорость отбора, чтобы свести ее к минимуму».

Деганпур будет тесно сотрудничать с отраслевыми партнерами Keyera и Cenovus Energy, а также с Sanjel, компанией по цементированию нефтяных скважин, которая использует добавки для более плотного уплотнения ствола каверны — «важнейшая часть конструкции», — говорит он. Партнеры предоставят как прямое, так и неденежное финансирование проекта, включая данные, образцы керна и доступ к существующим пещерам.

Деганпур оценивает первоначальную стоимость каждой соляной пещеры примерно в 20 миллионов долларов с минимальными затратами после ввода в эксплуатацию.