ذخیره‌سازی زیرزمینی هیدروژن روشی نوین برای تأمین پایدار انرژی

محققان دانشگاه تهران با استفاده از شبیه‌سازی پیشرفته عددی نشان دادند که ذخیره‌سازی زیرزمینی هیدروژن با چالش جدی نشت گاز از لایه‌های پوش‌سنگ مواجه است که معمولاً به منظور جلوگیری از خروج گازها طراحی می‌شود.

کد خبر: ۸۰۹۳۳۸

تاریخ: ۱۱ خرداد ۱۴۰۴ - ۱۱:۳۷

به گزارش روز یکشنبه گروه علمی ایران اکونومیست از دانشگاه تهران، این پژوهش که به سرپرستی بهنام صدایی عضو هیأت علمی دانشکده مهندسی شیمی دانشکدگان فنی دانشگاه تهران، میلاد هاشمی پژوهشگر مؤسسه مهندسی نفت دانشگاه تهران و پژوهشگری از دانشگاه آرکانزاس ایالات متحد، انجام شده است، نشت هیدروژن از مخازن زیرزمینی را مورد بررسی قرار داده است.

صدایی، با بیان اینکه با رشد فزاینده سیاست‌های جهانی در مسیر کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی، هیدروژن به‌عنوان یک حامل انرژی پاک جایگاهی کلیدی در آینده سیستم‌های انرژی پیدا کرده است، اظهار داشت: ذخیره‌سازی هیدروژن در حجم بالا، به‌ویژه برای پوشش تقاضای متغیر و پشتیبانی از تولید ناپایدار انرژی‌های تجدیدپذیر، یکی از دغدغه‌های مهم برنامه‌ریزان و متخصصان حوزه انرژی محسوب می‌شود.

وی ادامه داد: در این میان، ذخیره‌سازی زیرزمینی هیدروژن در سازندهای زمین‌شناسی نظیر آبخوان‌ها و لایه‌های متخلخل، به‌عنوان یک راه‌حل فنی و اقتصادی مطرح شده که قابلیت ذخیره مقادیر چشمگیر گاز در مقیاس‌های ملی و منطقه‌ای را فراهم می‌آورد. این روش در کشورهای مختلف از جمله ایران، امکان ذخیره حجم‌های بالا هیدروژن را در بازه‌های زمانی طولانی فراهم می‌کند و می‌تواند نقش مهمی در تأمین پایدار انرژی، مدیریت پیک مصرف و تثبیت شبکه ایفا کند.

سرپرست تیم تحقیقاتی در ادامه تصریح کرد: با این حال، بررسی‌ها نشان داده است که ذخیره‌سازی زیرزمینی هیدروژن با چالش‌های جدی روبه‌روست که یکی از مهم‌ترین آنها، پدیده نشت هیدروژن است؛ رخدادی که ممکن است به‌دلیل ویژگی‌های زمین‌شناسی سازند، ترک‌های طبیعی در لایه‌های سنگی، یا مدیریت نامناسب فشارهای تزریق و تولید، منجر به خروج کنترل‌نشده هیدروژن از مخزن شود.

دانشیار دانشکدگان فنی درباره نتایج این تحقیق گفت: یافته‌ها نشان می‌دهد که حتی در شرایط استاندارد، میزان قابل‌توجهی از هیدروژن تزریق‌شده به مخزن در طول مدت ذخیره‌سازی به خارج نشت می‌کند؛ به‌ویژه هنگام تزریق که فشار درون مخزن افزایش می‌یابد.

پژوهشگر دانشگاه تهران در توضیح عوامل نشت گاز از این مخازن افزود: عوامل مؤثر بر نشت هیدروژن شامل نفوذپذیری پوش‌سنگ، فشار آبخوان و فشار ورود موئینه هستند. همچنین نوع چاه (عمودی یا افقی)، عمق محل تزریق و زاویه شیب سازند نیز بر رفتار نشت تأثیرگذارند. این تحقیق تأکید دارد که صرف طراحی فنی به‌تنهایی کافی نیست و باید شناخت عمیقی از رفتار هیدروژن در سنگ‌های متخلخل و ویژگی‌های زمین‌شناسی مکان ذخیره‌سازی داشته باشیم.

عضو هیأت‌علمی دانشکده شیمی درباره پیامدهای نشت هیدروژن گفت: این پدیده، نه‌تنها بهره‌وری ذخیره‌سازی را کاهش می‌دهد و موجب اتلاف اقتصادی منابع گران‌بهای انرژی می‌شود، بلکه می‌تواند پیامدهایی جدی برای ایمنی و محیط زیست نیز به‌دنبال داشته باشد. ورود هیدروژن به سطوح کم‌عمق زمین، در صورت عدم کنترل، ممکن است به افزایش خطر تجمع گاز، وقوع انفجار یا ایجاد اختلالات ژئوشیمیایی در محیط منجر شود. چنین مخاطراتی در صورت بروز، نه‌تنها روند توسعه فناوری ذخیره‌سازی را کند می‌کند، بلکه می‌تواند سرمایه‌گذاری در این حوزه را نیز با تردید مواجه سازد.

صدایی در پایان گفت: در ذخیره‌سازی زیرزمینی هیدروژن، باید تمامی ملاحظات فنی، زمین‌شناختی و ایمنی را به‌طور جامع در مراحل طراحی و بهره‌برداری در نظر گرفت، استانداردهای مهندسی لازم آن را تدوین کرد و سامانه را مورد پایش مداوم قرار داد. در همین راستا، یافته‌های این مطالعه می‌تواند به توسعه مدل‌های پیش‌بینی دقیق، بهبود طراحی پروژه‌ها و تحقق استانداردهای نظارتی کمک کند و راه انتقال به انرژی‌های کم‌کربن را هموار سازد.

یافته‌های این مطالعه به تازگی از سوی انجمن شیمی آمریکا در نشریه Energy & Fuels منتشر شده و در پیوند در دسترس است.