نوشته کلر جردن-پیترز

یک شرکت انرژی استرالیایی با CSIRO همکاری کرده است تا دریابد که آیا هیدروژن را می توان به طور ایمن در زیر زمین در میادین گازی ویکتوریا ذخیره کرد.

Lochard Energy H2RESTORE این پروژه در حال بررسی امکان استفاده از میدان های گازی موجود خود برای ذخیره سازی هیدروژن زیرزمینی است که به عنوان “انرژی کم کربن جایگزین فصلی” توصیف می شود.

در ماه مارس آژانس انرژی های تجدیدپذیر استرالیا (ARENA) 2 میلیون دلار از خود دریافت کرد پیشبرد برنامه انرژی های تجدیدپذیر به مطالعه 18 ماهه 6.3 میلیون دلاری Lochard Energy. در اروپا، دو سایت آزمایشی نیز در حال آزمایش ذخیره سازی هیدروژن زیرزمینی در میادین گازی تخلیه شده هستند.

CSIRO از تجزیه و تحلیل فنی چگونگی رفتار هیدروژن در سازندهای شنی زیرسطحی، 1400 تا 1800 متر زیر سطح پشتیبانی می کند.

دکتر جاناتان انیس کینگ، رئیس تیم شبیه‌سازی مخزن و ذخیره‌سازی زیرزمینی در CSIRO، می‌گوید که یک سوال کلیدی این است که چگونه هیدروژن ذخیره‌شده ممکن است با سنگ‌ها، سیالات و میکروب‌های موجود در مخزن گاز موجود و سیمان مورد استفاده در ساخت و ساز چاه ها

دکتر انیس کینگ می‌گوید: «ما مطالعات آزمایشگاهی را انجام خواهیم داد که نمونه‌های سنگ را از مکان‌های مربوطه در معرض هیدروژن در دما و فشار زیرسطحی، طی یک دوره چند هفته تا چند ماهه قرار می‌دهند.»

ما آزمایش‌های مشابهی را روی نمونه‌های سیمان از یک گمانه انجام خواهیم داد تا ببینیم آیا تغییراتی به دلیل قرار گرفتن در معرض هیدروژن وجود دارد یا خیر. همبستگی نتایج آزمایشگاهی با مدل‌سازی نظری به ما امکان پیش‌بینی در مقیاس میدانی را می‌دهد.

هیدروژن را می توان در مخازن به صورت گاز تحت فشار یا به صورت مایع در دمای بسیار پایین ذخیره کرد. با این حال، برای ذخیره سازی هیدروژن در مقیاس بزرگ، Ennis-King می گوید که ارزان ترین و ایمن ترین گزینه ها در زیر زمین قرار دارند. اینها شامل غارهای نمکی، میادین گازی تخلیه شده، سفره های آب شور، یا غارهای سنگ سخت مهندسی شده است.

ذخیره سازی در غارهای نمکی پیشرفته ترین فناوری است. با این حال، ذخیره سازی میادین گازی تخلیه شده به طور گسترده در استرالیا در دسترس است و نیاز به سرمایه گذاری اولیه کمتری دارد. میادین گازی تخلیه شده سازندهای زمین شناسی هستند که قبلا برای استخراج گاز طبیعی استفاده می شدند. در میادین تخلیه شده، هیدروژن را می توان در منافذ سازندهای ماسه سنگی طبیعی، در زیر سازندهایی که از حرکت گازها جلوگیری می کنند، ذخیره کرد.

هیدروژن و مناطق

اگر تحقیقات Lochard Energy موفقیت آمیز باشد، قصد دارد یک کارخانه آزمایشی برای تولید و ذخیره هیدروژن بسازد. این نیروگاه می‌تواند از انرژی تجدیدپذیر فراوان از شبکه برای تولید هیدروژن استفاده کند و آن را ذخیره کند تا زمانی که هفته‌ها یا ماه‌ها بعد برای تامین انرژی دوباره به شبکه مورد نیاز باشد.

دکتر جوئل ساروت، رئیس گروه ژئومکانیک و چندفیزیک در CSIRO، نوشت در مارس 2024، ذخیره‌سازی مقرون‌به‌صرفه هیدروژن در مقیاس بزرگ «تغییرگر بازی برای صنعت هیدروژن در حال ظهور خواهد بود و از طیف وسیعی از کاربردهای داخلی و صادراتی در بخش‌ها پشتیبانی می‌کند.

“برای کاهش سرمایه اولیه/سرمایه گذاری و کاهش بالقوه هزینه های عملیاتی، دو گزینه ذخیره سازی و مدیریت زمین شناسی به طور موثر در استرالیا در نظر گرفته شده است – مخلوط کردن 10-15٪ هیدروژن در مخازن فصلی گاز طبیعی زیرزمینی موجود و ذخیره هیدروژن با خلوص بالا در سفره های زیرزمینی و تخلیه شده است. مخازن گاز (یا احتمالاً نفت).

تحرک هیدروژن از طریق سنگ‌های مخزن متخلخل و تأثیر برهم‌کنش‌های ژئوشیمیایی با چارچوب سنگ در حضور آب‌نمک‌های سازند در حال حاضر به خوبی درک نشده است، با داده‌های سخت بسیار محدود موجود در ادبیات.

انتظار می رود که هیدروژن به تدریج در آب (2 تا 5 درصد در دراز مدت) پخش شود و در عین حال به شدت با مواد معدنی حاوی آهن (رس، اکسیدهای آهن/سولفیدهای آهن) و مواد آلی واکنش نشان دهد.

میزان تأثیر چنین واکنش‌هایی بر ساختار منافذ و ترکیب مواد معدنی همچنان باید ارزیابی شود و تأثیر آن بر ویژگی‌های سنگ (حمل و نقل، ذخیره‌سازی، مکانیکی، لرزه‌ای) باید تحت شرایط فشار مناسب با عمق مخزن مورد ارزیابی قرار گیرد.»

ساروت توسعه قابلیت‌های آزمایشگاهی هیدروژن سنگی CSIRO را در پرث رهبری کرد و این نوع ارزیابی امکان‌سنجی حیاتی را برای موقعیت‌های زمین‌شناسی متعدد، از غارهای زیرزمینی در سازندهای سنگ نمک گرفته تا مخازن هیدروکربنی تخلیه‌شده، ممکن کرد.

کلر جردن-پیترز یک روزنامه نگار در تیم رسانه ای CSIRO است. این مطلب در دو مقاله منتشر شده است (اینجا و اینجا) در اخبار CSIRO.