Специалисты австрийской компании RAG Austria AG совместно с коллегами из компании Axiom Angewandte Prozesstechnik и Университета природных ресурсов и наук о жизни в Вене впервые в мире испытали технологию хранения чистого водорода в истощенном газовом месторождении. В ходе эксперимента под землю удалось закачать 450 тысяч кубометров водорода, а спустя несколько месяцев извлечь его с чистотой более 98%. По оценке авторов, технология уже соответствует уровню технологической готовности TRL 7, то есть успешно прошла испытания в реальных условиях и теперь близка к промышленному внедрению.
Одной из главных проблем будущей водородной энергетики считается накопление больших запасов топлива. Летом солнечные и ветровые электростанции способны производить больше электроэнергии, чем требуется потребителям, а зимой возникает дефицит. Избыточную электроэнергию можно использовать для получения водорода с помощью электролиза, однако затем его необходимо где-то хранить в течение нескольких месяцев. Наземные резервуары для этого слишком дороги, поэтому исследователи рассматривают истощенные газовые месторождения, которые уже сегодня составляют около 80% всех подземных газохранилищ мира и способны хранить энергию в масштабах целых регионов на протяжении нескольких месяцев. Однако до сих пор оставалось неясно, не будет ли водород просачиваться через горные породы, реагировать с минералами или потребляться подземными микроорганизмами, из-за чего могут возникнуть потери топлива.
Чтобы проверить это, исследователи создали опытное подземное хранилище водорода на базе небольшого истощенного месторождения Rubensdorf в Верхней Австрии. Водород производили непосредственно на площадке с помощью электролизера мощностью 2 МВт, а затем компрессорами закачивали на глубину 1100 метров в песчаный пласт. Перед началом эксперимента в течение нескольких лет ученые испытывали образцы пород и оборудования на воздействие водорода и проверяли герметичность пород. Само хранилище подготовили, создав так называемую газовую подушку: сначала в пласт закачали около 1 млн кубометров природного газа для поддержания давления, а затем еще 0,5 млн кубометров водорода, чтобы уменьшить его смешивание с остаточным природным газом при последующих отборах. После этого были проведены два цикла хранения, причем во втором удалось создать запас около 450 тысяч кубометров водорода.
Эксперимент показал, что подземное хранилище работало практически так же, как и при эксплуатации с природным газом. Проницаемость пород не изменилась, признаков утечек не обнаружили, а температура пласта изменялась менее чем на один градус. Даже после длительного хранения концентрация водорода в извлеченном газе превышала 98%, а после дополнительной очистки – более 99,99%, что позволяет использовать его даже в топливных элементах. При этом сероводород на протяжении всего эксперимента не обнаружили, а анализ подземной воды показал, что живущие в пласте микроорганизмы практически не потребляли водород и не влияли на его качество.
Ориентировочная стоимость хранения составила 30-40 евро за мегаватт-час, что увеличивает цену водорода всего на 0,25-0,4 евро за килограмм.
Таким образом результаты первого в мире полномасштабного эксперимента показали, что истощенные газовые месторождения могут безопасно использоваться для сезонного хранения водорода. Следующим шагом должны стать испытания технологии на других месторождениях и ее внедрение в более крупных проектах.
