Αντικατάσταση υδρογονανθράκων με υδρογόνο;  |  Ιστολόγιο της Γεωλογικής Εταιρείας του Λονδίνου

Αντικατάσταση υδρογονανθράκων με υδρογόνο; | Ιστολόγιο της Γεωλογικής Εταιρείας του Λονδίνου

September 30, 2022 0 Von admin

Αυτή είναι η δεύτερη ανάρτηση στο blog του καθηγητή Mike Stephenson μετά τη φετινή Geological Society Συνάντηση Bryan Lovell που επικεντρώθηκε σε ο ρόλος της γεωλογικής επιστήμης στην απαλλαγή από τις ανθρακούχες εκπομπές της παραγωγής ενέργειας, της θερμότητας, των μεταφορών και της βιομηχανίας. Συμπίπτει με το πρόσφατο δημοσίευση περίληψης συνάντησης σε Γεωεπιστήμη Πετρελαίου που περιγράφει την τρέχουσα κατάσταση και τη μελλοντική κατεύθυνση των γεωεπιστημών και της απαλλαγής από τον άνθρακα.

Η γεωεπιστήμη θα είναι κρίσιμη για την ανάπτυξη του υδρογόνου ως κύριου φορέα ενέργειας. Το υδρογόνο τροφοδοτεί ήδη λεωφορεία, τρένα και αυτοκίνητα, αλλά θα μπορούσε να αξιοποιηθεί ευρύτερα στη βιομηχανία και στην οικιακή θέρμανση.

hydrogen-world-infographic-v5_1170px

Απεικόνιση μιας οικονομίας υδρογόνου (στην Αυστραλία). Πηγή: Herbert Smith Freehills LLC.

Υδρογόνο – ένα καύσιμο χωρίς άνθρακα

Ο όρος «οικονομία υδρογόνου» επινοήθηκε για πρώτη φορά από τον χημικό John Bockris, για να περιγράψει τη χρήση του υδρογόνου ως καυσίμου και όχι του πετρελαίου, του φυσικού αερίου και του άνθρακα που σχηματίζουν την τρέχουσα οικονομία υδρογονανθράκων. Το καύσιμο υδρογόνου θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε οχήματα και πλοία, σταθμούς παραγωγής ενέργειας και αποθήκευση ενέργειας που τροφοδοτούνται από υπερβολική ηλεκτρική ενέργεια εκτός αιχμής.

Μια μεγάλης κλίμακας αλλαγή από οικονομία υδρογονανθράκων σε οικονομία υδρογόνου απαιτεί ριζική αλλαγή στις υποδομές σε ολόκληρο το Ηνωμένο Βασίλειο. Η διανομή της ενεργειακής υποδομής υδρογόνου θα είναι διαφορετική από εκείνη άλλων πηγών ενέργειας, όπως το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο και οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.

Υπάρχουν τρία είδη ενεργειακών συστημάτων υδρογόνου: καφέ, μπλε και πράσινο. Ένα σύστημα καφέ υδρογόνου εξάγει υδρογόνο από ορυκτά καύσιμα όπως ο άνθρακας. Το μπλε υδρογόνο είναι όπου χρησιμοποιείται ατμός υψηλής θερμοκρασίας (700°C-1000°C) για την παραγωγή υδρογόνου από πηγή μεθανίου. Το πράσινο υδρογόνο παράγεται μέσω ηλεκτρόλυσης, το οποίο τροφοδοτείται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, όπως η ηλιακή. Τα μπλε και πράσινα συστήματα υδρογόνου ευνοούνται στο Ηνωμένο Βασίλειο. Το μπλε μοντέλο υδρογόνου είναι το πιο πιθανό να πιάσει νωρίς για μεγάλης κλίμακας ανάπτυξη υδρογόνου, επειδή φαίνεται να είναι φθηνότερο από την ηλεκτρόλυση.

Η ανάγκη για υπόγεια αποθήκευση

Το μειονέκτημα του μπλε υδρογόνου είναι ότι παράγει CO2 ως υποπροϊόν. Το διοξείδιο του άνθρακα που παράγεται από την παραγωγή υδρογόνου, πρέπει να αποθηκευτεί διαφορετικά θα απελευθερωθεί στην ατμόσφαιρα. Η κατανόηση της γεωλογίας είναι ζωτικής σημασίας για τη διαχείριση αυτού του CO2όπως μέσω γεωλογικής αποθήκευσης.

Και οι τρεις τύποι συστημάτων καυσίμου υδρογόνου απαιτούν εγκαταστάσεις αποθήκευσης, για τη διαχείριση των διακυμάνσεων στη ζήτηση των καταναλωτών. Με τον ίδιο τρόπο που χρειάζεται να αποθηκεύεται το φυσικό αέριο, το υδρογόνο πρέπει να είναι γρήγορα και εύκολα προσβάσιμο, ενώ παραμένει ασφαλές κατά την αποθήκευση.

Το υδρογόνο είναι ήδη αποθηκευμένο σε μικρό αριθμό σπηλαίων αλατιού στο Ηνωμένο Βασίλειο και τις ΗΠΑ. για την υποστήριξη χημικών μονάδων και διυλιστηρίων πετρελαίου. Η εξαιρετικά χαμηλή διαπερατότητα του αλατιού περιορίζει οποιαδήποτε ροή αερίων και υγρών μέσα ή έξω από αυτά τα σπήλαια. Η μεγαλύτερη μεμονωμένη αποθήκη υδρογόνου στις ΗΠΑ διαθέτει πάνω από 100 γιγαβατώρες (ισοδύναμο ενέργειας) υδρογόνου – αυτό είναι αρκετό για να τροφοδοτήσει ένα εκατομμύριο σπίτια για μια ώρα.

sodomsaltcave031712-580x358

Γεωλόγοι καταλαμβάνουν ένα σπήλαιο αλατιού στο όρος Σόδομα του Ισραήλ (Γ) Καθηγητής Mark A. Wilson μέσω Wikimedia Commons.

Έργα υδρογόνου στο Ηνωμένο Βασίλειο

Τα σχέδια για περιφερειακά δίκτυα υδρογόνου βρίσκονται ήδη σε εξέλιξη. ο H21 Πύλη της πόλης του Λιντς Το έργο στοχεύει στην πλήρη μετατροπή του υπάρχοντος δικτύου φυσικού αερίου στην πόλη σε υδρογόνο. Μια παρτίδα τεσσάρων αναμορφωτών μεθανίου ατμού στο κοντινό Teeside θα μπορούσε να παράγει το υδρογόνο που απαιτείται, ενώ το CO2 Το υποπροϊόν θα μπορούσε να συλληφθεί και να αποθηκευτεί στην ανοικτή θάλασσα κάτω από τη Βόρεια Θάλασσα. Από το 1996, η CO2 από το κοίτασμα αερίου Sleipner στη Βόρεια Θάλασσα έχει εγχυθεί 3 χιλιόμετρα στον υποκείμενο βράχο, αποδεδειγμένα αποθηκεύονται με ασφάλεια και ασφάλεια με μακροχρόνια παρακολούθηση του ιστότοπου.

Η αποθήκευση υδρογόνου στο σπήλαιο αλατιού στα βορειοανατολικά θα χρειαστεί για «ενδοημερήσιες» και «ενδο-εποχιακές» μεταβολές της ζήτησης καθώς η θέρμανση ενεργοποιείται και απενεργοποιείται από τους καταναλωτές. Η διαθεσιμότητα χύδην υδρογόνου χαμηλού κόστους σε ένα δίκτυο φυσικού αερίου θα μπορούσε να βοηθήσει στην εισαγωγή οχημάτων υδρογόνου κυψελών καυσίμου στη βορειοανατολική πλευρά.

Το σύμπλεγμα υδρογόνου Λίβερπουλ-Μάντσεστερ είναι ένα παρόμοιο έργο που στοχεύει στην απαλλαγή από άνθρακα της οικιακής θέρμανσης και ακόμη και των μεγάλων βιομηχανικών χρηστών φυσικού αερίου στην περιοχή. Συμπεριλαμβανομένων των προμηθειών σε τομείς διύλισης πετρελαίου, παραγωγής γυαλιού, τροφίμων και ποτών και χημικών προϊόντων, χαρτοπολτού και χαρτιού. Εικαστικά, τα κοντινά κοιτάσματα υδρογονανθράκων του Liverpool Bay θα μπορούσαν να επαναχρησιμοποιηθούν για την παροχή CO2 αποθήκευσης και αυτά τα πεδία είναι πιθανό να σταματήσουν να παράγουν περίπου τη στιγμή που η ιδέα του συμπλέγματος υδρογόνου μπορεί να ωριμάσει.

Μια οικονομία υδρογόνου θα χρειαστεί γεωεπιστήμονες

Τον Ιανουάριο του τρέχοντος έτους, 100 κορυφαίοι γεωεπιστήμονες συγκεντρώθηκαν στο Συνάντηση Bryan Lovell της Γεωλογικής Εταιρείας να συζητηθεί ο ρόλος της γεωεπιστήμης και του υπεδάφους στην παροχή απαλλαγής από τον άνθρακα. Βασικό επίκεντρο της συνάντησης ήταν η συζήτηση γύρω από τη μετάβαση στην οικονομία υδρογόνου και την ανάπτυξη τεχνολογιών δέσμευσης και αποθήκευσης άνθρακα σε βιομηχανική κλίμακα. Η συνάντηση υπογράμμισε τη σημασία της γεωεπιστήμης κατά τη διάρκεια αυτής της ενεργειακής μετάβασης, συμπεριλαμβανομένης της ρύθμισης που θα χρειαστεί για τη διαχείριση του υπεδάφους με νέους τρόπους και της επένδυσης στην έρευνα που απαιτείται σχετικά με τις χημικές και φυσικές ιδιότητες των πιθανών τόπων αποθήκευσης, όπως η καλύτερη κατανόηση της ροής ρευστών πετρώματα και διαφορετικές μέθοδοι CO2 διάθεση. Η ροή ρευστού στο υπέδαφος – ένας ερευνητικός τομέας προτεραιότητας που τέθηκε στη συνάντηση του Lovell – σχετίζεται τόσο με την αποθήκευση υδρογόνου όσο και με το CO2 αποθήκευση. Επιπλέον, η αποθήκευση υδρογόνου σε σπήλαια αλατιού βασίζεται στο ότι το αλάτι συγκεντρώνεται στην περιοχή ενδιαφέροντος. τα αστικά ή βιομηχανικά κέντρα δεν βρίσκονται πάντα τόσο βολικά.

Ένα βασικό αποτέλεσμα της συνάντησης του Lovell ήταν να κοινοποιηθεί η σημασία της έρευνας και των δεξιοτήτων γεωεπιστήμης για την επίτευξη στόχων απαλλαγής από τις ανθρακούχες εκπομπές, αλλά και να αυξηθεί η ευαισθητοποίηση για το ρόλο της γεωεπιστήμης και του υπεδάφους στους επαγγελματίες σε άλλους τεχνικούς τομείς. Η συνεργασία μεταξύ μηχανολόγων και χημικών μηχανικών, ειδικών ενεργειακών συστημάτων και οικονομολόγων θα είναι ζωτικής σημασίας. Η κοινότητα των γεωεπιστημών πρέπει επίσης να ανταποκριθεί σε αυτήν την πρόκληση, εάν θέλουμε να επιτύχουμε ευρεία απαλλαγή από τις ανθρακούχες εκπομπές.

Διαβάστε την πλήρη περίληψη της συνάντησης στο Petroleum Geoscience εδώ.