U novoj studiji Nature Communications, istraživači predlažu novi metod za skladištenje vodonika koristeći postojeće cevi koje se nalaze na dnu jezera i rezervoara.
Vodonik se pojavio kao obećavajuća alternativa fosilnim gorivima za proizvodnju energije u nekoliko industrija. Fokus je posebno na zelenom vodoniku, koji se proizvodi elektrolizom vode koristeći obnovljive izvore energije poput sunca, vetra i vazduha.
Ipak, široko usvajanje zelenog vodonika suočilo se sa izazovima, prvenstveno zbog nedostatka adekvatnih rešenja za skladištenje.
Ova studija preporučuje upotrebu cevi od polietilena visoke gustine (HDPE) kao sredstva za skladištenje zelenog vodonika. HDPE cevi se koriste na dnu jezera, rezervoara ili sistema za skladištenje hidroenergije za upravljanje vodom.
Phis.org je razgovarao sa prvim autorom studije, dr Džulijanom Dejvidom Hantom, naučnim naučnikom na Univerzitetu za nauku i tehnologiju kralja Abdulaha (KAUST) u Saudijskoj Arabiji.
On je istakao da je njegov dosadašnji rad na skladištenju energije komprimovanog vazduha (CAES) u dubokom moru inspirisao njegovo istraživanje novih strategija za skladištenje vodonika.
Danas je dostupno nekoliko opcija za skladištenje vodonika, koje se razlikuju u zavisnosti od toga kako se vodonik čuva.
Na primer, komprimovani vodonik treba da se čuva u specijalizovanim rezervoarima pod visokim pritiskom, tečni vodonik mora da se skladišti na ekstremno niskim temperaturama, a rešenja za podzemno skladištenje zavise od specifičnog regiona.
Sa rešenjima koja zavise od regiona, kao što su pećine soli i iscrpljeni rezervoari prirodnog gasa, metoda nije mnogo prilagodljiva. To je zato što ovi resursi možda nisu geografski dostupni tamo gde je potrebno skladištenje vodonika.
Dr Hant i njegov tim koriste HDPE cevi je široko primenljiva metoda jer su ove cevi već prisutne na dnu jezera, rezervoara i drugih sistema za skladištenje hidroenergije.
Međutim, sprovođenje ove opcije pokazalo se izazovnim zbog nedovoljnih informacija o podvodnim dubinama okeanskog dna, rečnih korita, jezera i drugih vodnih tela.
Dr Hant je rekao: „Glavni problem je nedostatak batimetrijskih podataka o jezerima i rezervoarima. U suštini, ovi podaci predstavljaju topografsku kartu morskog dna ili dna jezera, pružajući informacije o obliku, karakteristikama i sastavu potopljenih oblasti.“
Prava namena HDPE cevi je za upravljanje vodama u vodnim tijelima. Mogu se koristiti za transport vode u različite svrhe, uključujući poljoprivredu, potrebe potrošača i odvodnjavanje.
Materijal je napravljen da izdrži visoke pritiske pod vodom, što ga čini veoma izdržljivim, a takođe je otporan na koroziju i degradaciju, što ga čini pogodnim za dugotrajnu upotrebu.
Pored toga, oko ovih cevi se dodaje šljunak kako bi se osiguralo da su stabilne i da se ne pomeraju zbog strujanja vode, delujući kao podrška za cevi.
Ovi faktori su takođe poželjni ako HDPE cevi treba da se koriste za skladištenje vodonika.
Vodonik se može ubrizgati u ove cevi sa vrha, potiskujući vodu u cevi. Vodonik treba da se skladišti pod određenim pritiskom kako bi se izbeglo nepotrebno širenje ili kompresija. Ovo se prirodno postiže usled pritiska vodenog stuba iznad cevi.
Održavajući unutrašnji pritisak vodonika na istom nivou kao i spoljašnji pritisak vode, sistem obezbeđuje da se vodonik ne širi i ne vrši pritisak na cevi.
Kada nivoi vode i, posledično, pritisak vode fluktuiraju, ventili za smanjenje pritiska su postavljeni da bi se podesio protok vode i vodonika, čime se održava stabilan pritisak u cevima.
Ako jaka kiša izazove porast nivoa vode, to će dovesti do povećanja pritiska. U takvom scenariju, ventili za smanjenje pritiska se koriste za povlačenje vodonika, puštajući višak vode da bi se održao pritisak u cevi.
Ovo funkcioniše samo zato što je vodonik nerastvorljiv u vodi, što ovaj proces čini bezopasnim za vodeni život i minimizira uticaj na životnu sredinu.
Istraživači su koristili podatke iz rezervoara Oroville u Kaliforniji da bi razumeli potencijal predloženog rešenja za skladištenje.
Otkrili su da je nivelisani trošak skladištenja vodonika koristeći njihov predloženi metod iznosio oko 0,17 USD po kilogramu na dubini od 200 metara za godinu dana.
Dalje su otkrili da je ovaj metod efikasniji od proizvodnje solarne energije, jer zahteva oko 38 puta manje prostora za skladištenje nego za instalaciju solarnih panela.
Pored toga, ova tehnologija pokazuje veliku svestranost, čineći je kompatibilnom sa trenutnom hidroenergetskom infrastrukturom. Takođe može da prihvati različite nivoe vode u rezervoarima, čime se povećava kapacitet skladištenja kada ti nivoi porastu.
Istraživači su takođe koristili podatke iz veštačkih jezera i rezervoara.
Podaci pokazuju da se globalni kapacitet za skladištenje vodonika u jezerima i rezervoarima procenjuje na 15 PVh (petavat-sati), od čega 12 PVh u prirodnim jezerima i 3 PVh u veštačkim rezervoarima.
Samo Kaspijsko more predstavlja više od polovine ovog potencijala (6,4 PVh).
„Mogućnost skladištenja vodonika u hidroenergetskim rezervoarima i jezerima značajno povećava moguće lokacije za skladištenje vodonika velikih razmera, posebno blizu potražnje za energijom (gradovi, industrijski okrugi) ili snabdevanje obnovljivim izvorima energije (solarne, vetar i hidroelektrane), “ rekao je dr Hant.
„Skladištenje vodonika sa šljunkom i cevima u jezerima i rezervoarima je konkurentna alternativa za dugoročno skladištenje vodonika i može da podrži razvoj budućih ekonomija vodonika“, objasnio je dr Hant.
Pošto metoda koristi postojeću infrastrukturu, isplativa je. Štaviše, pošto je vodonik nerastvorljiv u vodi, ovaj pristup ne predstavlja opasnost po životnu sredinu.
Međutim, dr Hant je istakao: „Glavni uticaj na životnu sredinu je postojanje velikih cevovoda na dnu jezera/akumulacije, koji bi mogli da poremete faunu i floru na dnu rezervoara.“
Nedostatak sveobuhvatnih podataka u ovoj oblasti predstavlja mali problem, a dr Hant je nagovestio da bi to mogla biti oblast istraživanja koju bi želeo da istraži.
„Zanimljivo istraživanje [tema] bi bilo da se kombinuju sve moguće opcije za skladištenje vodonika velikih razmera u jednoj bazi podataka, uključujući geološke, rezervoare, jezera i okeansko skladište“, zaključio je on.
