Khả năng tồn trữ hydro quy mô lớn trong các hình thành địa chất

Một nhóm các nhà nghiên cứu Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore (LLNL), hợp tác với hai phòng thí nghiệm quốc gia khác, đã khởi động một dự án nghiên cứu khả năng tồn trữ hydro quy mô lớn trong các thành tạo địa chất.

Các nhà nghiên cứu từ LLNL, Phòng thí nghiệm Tây Bắc Thái Bình Dương (PNNL) và Phòng thí nghiệm Công nghệ Năng lượng Quốc gia (NETL) sẽ nhận được tới 6,75 triệu đô la trong ba năm tới từ Văn phòng Quản lý Năng lượng Hóa thạch và Carbon (FECM) của Bộ Năng lượng.

Joshua White, kỹ sư hồ chứa LLNL và điều tra viên chính Joshua White cho biết: “Đây là một dự án thú vị đối với chúng tôi bởi vì nó giải quyết một thành phần quan trọng và kịp thời của một tương lai năng lượng carbon thấp.

“Đồng thời, kiến thức chuyên môn cần thiết được xây dựng dựa trên nhiều thập kỷ kinh nghiệm của LLNL làm việc trong các công nghệ liên quan như lưu trữ carbon địa chất, lưu trữ khí đốt tự nhiên và năng lượng địa nhiệt.”

Được gọi là Dự án SHASTA (Đánh giá, lưu trữ và tăng tốc công nghệ hydro dưới bề mặt), một thành phần chính của nỗ lực liên quan đến việc nghiên cứu tính an toàn và hiệu quả của việc lưu trữ hỗn hợp hydro và khí tự nhiên đã pha trộn trong các hồ chứa dưới bề mặt.

Kỹ sư hồ chứa LLNL White và đồng nghiệp Nicola Castelletto sẽ tập trung vào việc tiến hành công việc lập mô hình dưới bề mặt, trong khi nhà địa hóa học Megan Smith của Lab sẽ nghiên cứu các cơ hội thí nghiệm ở áp suất cao, nhiệt độ cao.

Hydro đang nổi lên như một lựa chọn nhiên liệu carbon thấp cho giao thông vận tải, phát điện, ứng dụng sản xuất và công nghệ năng lượng sạch sẽ thúc đẩy quá trình chuyển đổi của Hoa Kỳ sang nền kinh tế carbon thấp.

Tuy nhiên, một thách thức quan trọng là đảm bảo lưu trữ hydro an toàn và hiệu quả. Việc lưu trữ hydro quy mô lớn sẽ được yêu cầu khi quốc gia chuyển đổi sang nền kinh tế năng lượng sạch hầu như không phát thải và carbon. Tuy nhiên, trong nước, lưu trữ hydro khối lượng lớn dưới lòng đất đã được chứng minh là an toàn và hiệu quả chỉ trong các cấu trúc vòm muối hoặc hang động.

Không phải tất cả các vùng đều có các điều kiện địa chất thích hợp để lưu trữ các hốc muối; tuy nhiên, FECM đang khám phá các cơ hội lưu trữ trong những khu vực này, bao gồm cả trong môi trường xốp, tương tự như các hồ chứa khí đốt tự nhiên dưới lòng đất.

Dự án được công bố gần đây sẽ xác định tính khả thi về mặt kỹ thuật của việc lưu trữ hydro trong các hệ thống dưới bề mặt và định lượng các rủi ro hoạt động liên quan đến việc lưu trữ trong các hệ thống đó.

Nó cũng sẽ phát triển các công nghệ và công cụ để giảm những rủi ro đó. Đồng thời, nỗ lực nghiên cứu sẽ thiết lập cơ sở kỹ thuật để sử dụng công suất lớn hơn nhiều có sẵn trong kho chứa phương tiện xốp, cũng như khả năng tái sử dụng cơ sở hạ tầng lưu trữ khí tự nhiên hiện có cho nền kinh tế hydro.

Cuối cùng, dự án có thể giúp đẩy nhanh và mở rộng việc sử dụng hydro bằng cách tận dụng các cơ sở hiện có (ví dụ: các hồ chứa khí đốt tự nhiên hiện có) tại các địa điểm lưu trữ trên khắp Hoa Kỳ.

Nó sẽ giải quyết các rào cản công nghệ quan trọng; tiến hành nghiên cứu để chứng minh tính khả thi của công nghệ mới nổi; và phát triển các công cụ và công nghệ để hỗ trợ ngành công nghiệp và cho phép thúc đẩy quá trình lưu trữ hydro dưới bề mặt.

Các câu hỏi chính mà các nhà nghiên cứu sẽ giải quyết bao gồm:

• Làm thế nào để các rủi ro kỹ thuật và vận hành liên quan đến việc lưu trữ hydro dưới bề mặt có thể được giảm thiểu để các hoạt động bảo vệ con người và môi trường?
• Làm thế nào để các công nghệ mới nổi có thể được tận dụng để tạo ra một hệ thống lưu trữ hydro dưới bề mặt thông minh, an toàn và hiệu quả (ví dụ: cảm biến, thiết bị mô phỏng hồ chứa và công cụ sàng lọc)?
• Những hiểu biết kỹ thuật, vận hành và kinh tế nào là cần thiết để cho phép lưu trữ quy mô lớn dưới bề mặt cho hỗn hợp hydro tinh khiết hoặc hydro-khí tự nhiên?

Cả hai thí nghiệm hiện trường và mô phỏng sẽ được tiến hành để nghiên cứu tác động của hydro tinh khiết và hydro hỗn hợp lên các hệ thống lưu trữ dưới lòng đất. Nghiên cứu sẽ tập trung vào việc định lượng khả năng tương thích của vật liệu, điều tra hiệu suất ở quy mô lõi và bể chứa và mô tả các tương tác của vi sinh vật.

Theo Scitechdaily