Magazynowanie wodoru w obiektach geologicznych

• Autorzy: Such Piotr

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2020.11.04

Warianty tytułu

EN

Storage of hydrogen in geological structures

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Gospodarka wodorowa staje się jednym z głównych kierunków Europejskiego Zielonego Ładu, który w roku 2050 powinien zapewnić neutralność klimatyczną krajów zrzeszonych w UE. Wodór będzie wytwarzany przez odnawialne źródła energii, jak również separowany i pozyskiwany, np. w koksowniach. Znajdzie zastosowanie w ekologicznym napędzie samochodów (czysty wodór) i jako domieszka do gazu ziemnego w sieciach dystrybucyjnych. Optymalizacja jego wykorzystania w gospodarce wymaga przede wszystkim stworzenia systemu jego magazynowania. Ze względu na konieczne objętości będą to obiekty geologiczne, tj. kawerny solne, wyeksploatowane złoża ropy i gazu albo zawodnione obiekty geologiczne. W Polsce podjęto problem zastosowania technik wodorowych, prowadzone są prace związane ze wszystkimi elementami koniecznej infrastruktury wodorowej. Niniejsza praca koncentruje się na problematyce dotyczącej konieczności magazynowania wodoru. W Polsce mamy do wyboru trzy rodzaje magazynów w obiektach geologicznych. Są to kawerny solne, wyeksploatowane złoża gazu oraz zawodnione struktury porowate. Jeśli chodzi o kawerny solne, współpraca Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego z przemysłem trwa już od roku 1998. Kawerny istnieją i są wykorzystywane jako magazyny metanu. Obecnie można stwierdzić, że już teraz możliwe jest magazynowanie w nich mieszanin gazowo-wodorowych przy pełnej kontroli wszelkich koniecznych parametrów (opracowano algorytmy kontrolujące i monitorujące wszystkie konieczne procesy). W odniesieniu do wyeksploatowanych złóż gazu / struktur zawodnionych przeprowadzono szeroko zakrojone prace studialne dotyczące zakresu badań i modelowań. Znaleziono partnera do ewentualnego konsorcjum – Silesian University of Technology. Konsorcjum jest już w stanie podjąć się wykonania projektu adaptacji wyeksploatowanego złoża na magazyn metanowo-wodorowy lub w zależności od potrzeb – na magazyn wodorowy. Projekt będzie dotyczył wszystkich prac związanych z badaniami skał i płynów złożowych, geomechaniki i mikrobiologii.

EN

Hydrogen economy became one of the main directions in EU’s Green Deal for making Europe climate neutral in 2050. Hydrogen will be produced with the use of renewable energy sources or it will be obtained from coking plants and chemical companies. It will be applied as ecological fuel for cars and as a mix with methane in gas distribution networks. Works connected with all aspects of hydrogen infrastructure are conducted in Poland. The key problem in creating a hydrogen system is hydrogen storage. They ought to be underground (RES) because of their potential volume. Three types of underground storages are taken into account. There are salt caverns, exploited gas reservoirs and aquifers. Salt caverns were built in Poland and now they are fully operational methane storages. Oli and Gas Institute – National Research Institute has been collaborating with the Polish Oil and Gas Company since 1998. Salt cavern storage exists and is used as methane storages. Now it is possible to use them as methane-hydrogen mixtures storages with full control of all operational parameters (appropriate algorithms are established). Extensive study works were carried out in relation to depleted gas reservoirs/aquifers: from laboratory investigations to numerical modelling. The consortium with Silesian University of Technology was created, capable of carrying out all possible projects in this field. The consortium is already able to undertake the project of adapting the depleted field to a methane-hydrogen storage or, depending on the needs, to a hydrogen storage. All types of investigations of reservoir rocks and reservoir fluids will be taken into consideration.

Słowa kluczowe

PL

wodór; podziemne magazynowanie; wyeksploatowane złoża gazu; kawerny solne

EN

hydrogen; underground storage; exploited gas reservoirs; salt caverns

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 76, nr 11
• Strony: 794--798
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz.

Twórcy

autor

Such Piotr

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Amid A., Mignard D., Wilkinson M., 2016: Seasonal storage of hydrogen in a depleted natural gas reservoir. International Journal of Hydrogen Energy, 41: 5549–5558.
• Andersson J., Gronkvist S., 2019. Large-scale storage of hydrogen. International Journal of Hydrogen Energy, 44(23): 11901–11919. DOI:10.1016/j.ijhydene.2019.03.063.
• Czapowski G., 2019. Perspektywy lokowania kawern magazynowych wodoru w pokładowych wystąpieniach soli kamiennych górnego permu (cechsztyn) w Polsce – ocena geologiczna. Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego, 477: 21–54. DOI: 10.7306/bpig.47.
• Gregory S.P., Barnett M.J., Field L.P., Milodowski A.E., 2019. Subsurface microbial hydrogen cycling: natural occurrence and implications for industry. Microorganisms 7(2): 53.
• Hagemann B., Rasoulzadeh M., Panfilov M., 2015. Mathematical modeling of unstable transport in underground hydrogen storage. Environ. Earth Sci. 73: 6891–6898. DOI: 10.1007/s12665-015-4414-7.
• Holewa J., Rachwalski J., 2009. Kontrola szczelności podziemnych struktur przeznaczonych do magazynowania paliw gazowych metodą znacznikową i powierzchniowego monitoringu gazu glebowego. Nafta-Gaz, 5: 410–414.
• Kadej L., 2018. Zapasy gazu czyli magazyny energii. <https://wysokienapiecie.pl/14685-zapasy-gazu-czyli-magazyny-energii/> (dostęp: wrzesień 2020).
• Lewandowska-Śmierzchalska J., Tarkowski R., Uliasz-Misiak B., 2018. Screening and ranking framework for underground hydrogen storage site selection in Poland. International Journal of Hydrogen Energy, 43(9): 4401–4414.
• Nermoen A., Korsnes R.I., Aursjø O., Madland M.V., Kjørslevik T.A.C., Østensen G., 2016. How stress and temperature conditions affect rock-fluid chemistry and mechanical deformation. Frontiers in Physics, 4: 1–19. DOI: 10.3389/fphy.2016.00002.
• Pikuta E.V., Hoover R.B., Tang J., 2007. Microbial extremophiles at the limits of life. Crit. Rev. Microbiol., 33(3): 183–209.
• Reitenbach V., Ganzer L., Albrecht D., Hagemann B., 2015. Influence of added hydrogen on underground gas storage: a review of key issues. Env. Earth Sci., 73: 6927–6937. DOI: 10.1007/s12665-015-4176-2.
• Sowiżdżał K., Such P., Leśniak G., Słota-Valim M., 2017. Ocena wpływu właściwości petrofizycznych skał łupkowych na ich efektywność uszczelniania poziomów zbiornikowych i akumulacji złożowych. Nafta-Gaz, 10: 730–738. DOI 10.18668/ng.2017.10.02.
• Such P., Dudek L., Mroczkowska-Szerszeń M., Cicha-Szot R., 2015. The influence of reservoir conditions on filtration parameters of shale rocks. Nafta-Gaz, 11: 827–832. DOI: 10.18668/NG2015.11.03.
• Such P., Leśniak G., 2014. Integration of petrophysical and petrographic data for prediction of reservoir parameters in deep-lying layers in Polish Rotliegend basin. SCA 2014-084, 1/7.
• Szpunar T., Budak P., 1999. Zagadnienie likwidacji hydratów w kawernowych magazynach gazu. Prace Instytutu Nafty i Gazu, 99.
• Szpunar T., Budak P., 2002. Konwergencja podziemnego magazynu gazu w kawernie solnej oraz graniczne parametry eksploatacyjne komory magazynowej. Prace Instytutu Nafty i Gazu, 114.
• Szpunar T., Budak P., 2005. Konwergencja podziemnego magazynu gazu w kawernie solnej w trójosiowym stanie naprężeń i odkształceń. Prace Instytutu Nafty i Gazu, 128.
• Szpunar T., Budak P., 2020. Zmiany parametrów mieszaniny gazu ziemnego z wodorem w trakcie eksploatacji komory magazynowej w kawernie solnej. Nafta-Gaz, 11: 799–806, DOI: 10.18668/NG.2020.11.05.
• Tarkowski R., 2017. Wybrane aspekty podziemnego magazynowania wodoru. Przegląd Geologiczny, 65(5): 282–291.
• Tarkowski R., 2019. Underground hydrogen storage: Characteristics and prospects. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Elsevier, 105(C): 86–94. DOI: 10.1016/j.rser.2019.01.051.
• Truche L., Joubert G., Dargent M., Martz P., Cathelineau M., Rigaudier T., 2018. Clay minerals trap hydrogen in the Earth’s crust: Evidence from the Cigar Lake uranium deposit, Athabasca. Earth Planet Sci. Lett., 493: 186–197. DOI: 10.1016/j.epsl.2018.04.038.
• Vance I., Thrasher D.R. 2005: Reservoir souring: mechanisms and prevention. [W:] Ollivier B., Magot M. (eds.). Petroleum Microbiology. ASM Press: 123–142. DOI: 10.1128/9781555817589.ch7.
• Voake T., Nermoen A., Ravnås C., Korsnes R.I., Fabricius I.L., 2019. Influence of temperature cycling and pore fluid on tensile strength of chalk. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 11(2): 277–288. DOI: 10.1016/j.jrmge.2018.12.004.
• Złoża gazu i ropy w Polsce. <https://www.pgi.gov.pl/>.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).