Almacenar hidrógeno en cavernas de sal podría ayudar a resolver un desafío a medida que aumenta la producción

Adaptar una práctica ya utilizada con el gas natural podría ser más seguro y sostenible que utilizar tanques de pequeña escala, afirma el investigador.

25 de abril de 2023 Por Geoff McMaster

Hassan Dehghanpour (izquierda) y su equipo están explorando la posibilidad de almacenar miles de toneladas de hidrógeno en cavernas de sal subterráneas para satisfacer la necesidad de mayor capacidad de almacenamiento a medida que aumenta la producción de hidrógeno en Alberta. (Foto: suministrada)

Para aumentar la producción de hidrógeno, uno de los principales objetivos de la Hoja de Ruta del Hidrógeno de Alberta, la provincia necesitará un lugar para almacenar grandes cantidades de combustible.

El investigador en ingeniería petrolera Hassan Dehghanpour dice que puede tener una solución: enormes cavernas subterráneas de sal, cada una capaz de contener más de 2.000 toneladas de gas comprimido.

Dehghanpour y su equipo han recibido 500.000 dólares del Centro de Excelencia de Hidrógeno de Alberta Innovates para explorar la posibilidad, con al menos otros 500.000 dólares de socios de la industria, el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Naturales y el Programa de Subvenciones Aceleradas de Mitacs.

"Hasta donde yo sé, seremos el primer laboratorio en Canadá que probará rocas salinas para el almacenamiento de hidrógeno", dice Dehghanpour. Si todo va bien en el laboratorio, las pruebas de campo comenzarán en un par de años, añade, y las cavernas de almacenamiento entrarán en funcionamiento en unos cinco años.

Según la Hoja de Ruta del Hidrógeno, se estima que el mercado mundial del hidrógeno tendrá un valor de más de 2,5 billones de dólares al año para 2050, especialmente en América del Norte, la región de Asia Pacífico y Europa.

Alberta aspira a convertirse en una fuente líder de combustible para los mercados locales y otras partes del mundo deseosas de descarbonizarse, al tiempo que reduce su propia huella de carbono. La provincia ya es el mayor productor de hidrógeno de Canadá, dado su uso durante décadas para convertir betún en petróleo crudo sintético.

Durante los últimos 50 años, ya se han utilizado más de 100 cavernas de sal en Alberta para almacenar gas natural y otros hidrocarburos, pero el hidrógeno presenta desafíos únicos, dice Dehghanpour. Sus moléculas son más pequeñas (las más pequeñas de todos los elementos), lo que lo hace potencialmente más capaz de penetrar las paredes de las cavernas, y el gas es más explosivo.

Después de pasar años en la industria de la fracturación hidráulica, Dehghanpour dice que él y sus socios de la industria confían en que las cavernas de gas natural puedan reutilizarse para producir hidrógeno. Con la transición a la producción de hidrógeno a gran escala, será crucial disponer de una capacidad de almacenamiento suficiente para protegerse contra las fluctuaciones de la oferta y la demanda.

"Si en el futuro convertimos la electricidad verde de la energía eólica y solar a hidrógeno, probablemente no necesitaremos tanta para la calefacción residencial durante el verano; el exceso tiene que ir a alguna parte".

El primer desafío es determinar el tamaño, la forma y la profundidad adecuados para las cavernas óptimas, algunas de las cuales tienen hasta dos kilómetros de profundidad, hasta 60 metros de diámetro y hasta 80 metros de altura. Todo eso afecta la tensión y la presión de los poros de la roca circundante.

"Tenemos que asegurarnos de que el hidrógeno no se escape a través de las paredes de la caverna, donde podría reaccionar con la salmuera y otros minerales", dice Dehghanpour, lo que podría causar contaminación.

Su equipo comenzará probando muestras centrales en su laboratorio, donde simularán condiciones similares a las de una caverna de sal.

“Necesitamos conocer los problemas y luego podremos encontrar soluciones. Por ejemplo, si conocemos la tasa de fuga en la roca, podemos controlar la presión de inyección y la tasa de extracción para minimizarla”.

Dehghanpour trabajará estrechamente con los socios de la industria Keyera y Cenovus Energy, y con Sanjel, una empresa de cementación de pozos petroleros que utiliza aditivos para un sellado más hermético alrededor del pozo de la caverna, "una parte crítica del diseño", dice. Los socios proporcionarán financiación directa y en especie para el proyecto, incluidos datos, muestras de núcleos y acceso a las cavernas existentes.

Dehghanpour estima el costo inicial de cada caverna de sal en alrededor de 20 millones de dólares, con costos mínimos una vez que estén operativas.

"En este momento, sólo tenemos tanques de almacenamiento de superficie de pequeña escala que las refinerías utilizan para sus propios fines", afirma.

“En comparación con éstas, las cavernas de sal son enormes y más seguras si se operan correctamente. Si algo sucede, será bajo tierra con menos oxígeno para la inflamabilidad, por lo que creo que es la mejor solución para el almacenamiento de hidrógeno a gran escala”.

Más de una docena de investigadores de la Universidad de Alberta asistirán esta semana a la Convención Canadiense sobre el Hidrógeno en Edmonton, destacando su trabajo en todos los ámbitos, desde cómo el hidrógeno puede ayudar a descarbonizar las redes eléctricas hasta cómo puede alimentar autobuses urbanos y camiones pesados. Los investigadores también demostrarán sus innovaciones en el stand de la U of A durante toda la convención.