Est montré une description schématique des processus clés et des activités opérationnelles explorées dans le projet SHASTA (Subsurface Hydrogen Assessment, Storage, and Technology Acceleration). Les réservoirs d'hydrogène pourraient présenter des processus complexes d'écoulement, de transport, géochimiques et microbiens. Ces interactions seront étudiées à l'aide d'expériences en laboratoire, de simulations et de nouvelles méthodes de surveillance. Graphique avec l'aimable autorisation de l'équipe multimédia du National Energy Technology Laboratory. Clé de l'élément : H2 = hydrogène ; CH4 = méthane ; CO2 = dioxyde de carbone ; H+ = cation hydrogène; H2S = sulfure d'hydrogène ; H2O = eau. Crédit : Laboratoire national Lawrence Livermore
Une équipe de chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), en partenariat avec deux autres laboratoires nationaux, a lancé un projet étudiant la viabilité du stockage d'hydrogène à grande échelle dans les formations géologiques.
Les chercheurs du LLNL, du Pacific Northwest Laboratory (PNNL) et du National Energy Technology Laboratory (NETL) recevront jusqu'à 6.75 millions de dollars au cours des trois prochaines années du Bureau de l'énergie fossile et de la gestion du carbone (FECM) du ministère de l'Énergie.
« Il s'agit d'un projet passionnant pour nous, car il aborde un élément opportun et critique d'un avenir énergétique à faible émission de carbone », a déclaré Joshua White, ingénieur du réservoir de LLNL et chercheur principal.
« Dans le même temps, l'expertise requise s'appuie sur les décennies d'expérience de LLNL dans le sous-sol sur des technologies connexes telles que le stockage géologique du carbone, le stockage du gaz naturel et l'énergie géothermique.
Appelé le projet SHASTA (Subsurface Hydrogen Assessment, Storage, and Technology Acceleration), un élément clé de l'effort consiste à étudier la sécurité et l'efficacité du stockage de mélanges d'hydrogène et de gaz naturel dans des réservoirs souterrains.
White et son collègue ingénieur réservoir LLNL Nicola Castelletto se concentreront sur la conduite de travaux de modélisation du sous-sol, tandis que la géochimiste du laboratoire Megan Smith étudiera les opportunités expérimentales à haute pression et haute température.
L'hydrogène est en train de devenir une option de carburant à faible émission de carbone pour les transports, la production d'électricité, les applications de fabrication et les technologies d'énergie propre qui accéléreront la transition des États-Unis vers une économie à faible émission de carbone.
Cependant, un défi majeur est d'assurer le stockage sûr et efficace de l'hydrogène. Le stockage d'hydrogène à grande échelle sera nécessaire alors que le pays passe à une économie d'énergie propre pratiquement sans émissions de carbone et sans émissions. Au niveau national, cependant, le stockage souterrain d'hydrogène à grand volume s'est avéré sûr et efficace uniquement dans les structures de dôme de sel ou les cavernes.
Toutes les régions n'ont pas les conditions géologiques requises pour le stockage dans les cavités salines ; cependant, la FECM explore les possibilités de stockage dans ces zones, y compris dans des milieux poreux, qui sont similaires aux réservoirs de stockage souterrains de gaz naturel.
Le projet récemment annoncé déterminera la faisabilité technique du stockage d'hydrogène dans des systèmes souterrains et quantifiera les risques opérationnels associés au stockage dans ces systèmes.
Il développera également des technologies et des outils qui réduiront ces risques. Dans le même temps, l'effort de recherche établira la base technique pour utiliser les capacités beaucoup plus importantes disponibles dans le stockage en milieu poreux, ainsi que la capacité de réutiliser l'infrastructure de stockage de gaz naturel existante pour l'économie de l'hydrogène.
Enfin, le projet pourrait aider à accélérer et à étendre l'utilisation de l'hydrogène en tirant parti des installations existantes (par exemple, des réservoirs de stockage de gaz naturel existants) sur des sites de stockage à travers les États-Unis.
Il s'attaquera aux obstacles technologiques critiques ; mener des recherches pour démontrer la faisabilité d'une technologie émergente ; et développer des outils et des technologies pour soutenir l'industrie et permettre l'avancement du stockage souterrain de l'hydrogène.
Les questions clés que les chercheurs aborderont comprennent :
- Comment atténuer les risques techniques et opérationnels associés au stockage souterrain de l'hydrogène afin que les opérations protègent l'homme et l'environnement ?
- Comment les technologies émergentes peuvent-elles être exploitées pour permettre un système de stockage souterrain d'hydrogène intelligent, sûr et efficace (par exemple, des capteurs, des simulateurs de réservoir et des outils de criblage) ?
- Quelles connaissances techniques, opérationnelles et économiques sont nécessaires pour permettre le stockage souterrain à grande échelle d'hydrogène pur ou de mélanges hydrogène-gaz naturel ?
Des expériences sur le terrain et des simulations seront menées pour étudier les impacts de l'hydrogène pur et de l'hydrogène mélangé sur les systèmes de stockage souterrains. La recherche se concentrera sur la quantification de la compatibilité des matériaux, l'étude des performances à l'échelle du cœur et du réservoir et la caractérisation des interactions microbiennes.
