Будущее мировой энергетики: хранение водорода в соляных кавернах

Немецкие учёные опубликовали в научном журнале International Journal of Hydrogen Energy статью «Технический потенциал соляных каверн для хранения водорода в Европе»

Общий технический потенциал хранения в соляных кавернах в Европе оценивается в 84,8 петаватт-часов, 27% из которых составляют только материковые площадки, ёмкость соляных каверн, расположенных в пределах 50 км от берега, составляет 7,3 ПВт*ч.

Известно, что в будущей энергетической системе с высокой долей переменных возобновляемых источников энергии водород будет играть важную роль в деле аккумулирования энергии для уравновешивания колебаний в выработке электроэнергии. Эти колебания могут быть компенсированы различными мерами и средствами, направленными на повышение гибкости энергосистем, такими как расширение сетей передачи, маневренная генерация, резервные мощности и накопление энергии. Хранение водорода в соляных кавернах является наиболее перспективной технологией из-за их большой вместимости. Для подземного хранения энергоносителей, таких как водород, соляные каверны предлагают наиболее перспективный вариант из-за низких инвестиционных затрат, высокой герметизации и низкого потребления буферного газа, заявляют авторы.

В статье дается оценка пригодности европейских подземных соляных пещер с точки зрения размера, доступности и вместимости. Рассматриваются два объёма хранилищ 500 000 м3 и 750 000 м3, и предпочтение отдается соляным кавернам, а не пластовым солевым отложениям или соляным куполам. Емкость хранения для отдельных пещер оценивается на основе термодинамического анализа, основанного на данных конкретного участка.

Учёные рассмотрели три варианта: материковые и морские соляные каверны, только материковые соляные пещеры и материковые пещеры в пределах 50 км от береговой линии (близость к побережью считается положительным фактором, так как расстояние в 50 км от береговой линии все еще допустимо с точки зрения удаления минерализованных сточных вод).

Общий технический потенциал хранения в соляных кавернах в Европе оценивается в 84,8 петаватт-часов, 27% из которых составляют только материковые площадки, ёмкость соляных каверн, расположенных в пределах 50 км от берега, составляет 7,3 ПВт*ч. Во всех случаях Германия имеет наибольший технический потенциал хранения — 9,4 ПВт*ч в кавернах, расположенных на материке на севере страны. Кроме того, Норвегия обладает потенциалом хранения 7,5 ПВт*ч в морских кавернах, которые расположены в бассейне Северного моря.

Хранение водорода в соляных кавернах аналогично хранению природного газа (ПХГ). Схожими являются потребности в проектировании, строительстве и эксплуатации. Отличаются только некоторые типы оборудования для обустройства скважин и транспортной инфраструктуры.

«Хранение природного газа в подземных полостях практиковалось десятилетиями», — говорят исследователи. «Полученные знания могут быть легко перенесены на случай хранения водорода».

Чтобы обеспечить безопасное хранение, минимальная толщина нависающей стенки в соляной каверне должна составлять 75% от диаметра пещеры, в то время как для основания этот процент уменьшается до 20%. «Минимальная толщина соли 200 метров и диапазон от минимальной до максимальной глубины от 500 метров до 2000 метров были выбраны в качестве подходящих для соляной пещеры», объяснили авторы.

Потенциал соляных каверн для хранения энергии в Европе колоссален, заключают учёные. По самым консервативным оценкам, он на порядок превосходит технический потенциал гидроаккумулирующих электростанций (максимальное значение 0,123 ПВт*ч).