Sandia: Können leere Öl- und Gasreservoirs kohlenstofffreie Brennstoffe speichern?

Sandia: Können leere Öl- und Gasreservoirs kohlenstofffreie Brennstoffe speichern? wird von BTW Media profiliert, da veröffentlichte Beweise es mit Internetinfrastruktur, Governance, Betriebsabhängigkeiten oder Marktsichtbarkeit verbinden.

• Wissenschaftler derSandia National Laboratoriesnutzen Computersimulationen und Laborexperimente, um festzustellen, ob erschöpfte Öl- und Gasreservoirs zur Speicherung dieses kohlenstofffreien Brennstoffs genutzt werden können.
• Professor Tuan Ho hat in Zusammenarbeit mit Kollegen der University of Oklahoma festgestellt, dass Wasserstoff nach dem Abpumpen nicht im Sandstein verbleibt, aber bis zu 10 % des adsorbierten Gases in den Schieferproben eingeschlossen bleibt. Diese Ergebnisse wurden durch Hos Computersimulationen bestätigt.
• Tuan Ho ist der Ansicht, dass weitere Forschungen erforderlich sind, um zu verstehen, wie Mikroben und andere Chemikalien in erschöpften Ölreservoirs mit gespeichertem Wasserstoff interagieren.

Warum verdient das Problem der unterirdischen Wasserstoffspeicherung gelöst zu werden?

Der Grund, warum dieses Problem gelöst werden sollte, ist, dass Wasserstoff als einer der Schlüssel zu sauberer Energie ein großes Potenzial für die Energiewende und die Reduzierung von Kohlenstoffemissionen bietet. Eine effiziente Wasserstoffspeicherung kann seine breite Nutzung fördern, die Entwicklung sauberer Energietechnologien vorantreiben und die Abhängigkeit von traditionellen fossilen Brennstoffen verringern, wodurch Treibhausgasemissionen reduziert und die Auswirkungen des Klimawandels abgemildert werden.

Daher ist die Lösung des Problems der effizienten und sicheren unterirdischen Wasserstoffspeicherung wichtig, um die Revolution der sauberen Energie voranzutreiben.

UNSERE MEINUNG:
Die Wissenschaftler der Sandia National Laboratories untersuchen die Möglichkeit, erschöpfte Öl- und Gasreservoirs zur Speicherung kohlenstofffreier Brennstoffe zu nutzen. Die Ergebnisse zeigen, dass Wasserstoff zwar nicht im Sandstein verbleibt, aber bis zu 10 % des Wasserstoffs in den Schieferproben eingeschlossen wird. Darüber hinaus zeigen Studien an Montmorillonit-Tonschichten, dass Wasserstoff selten in wassergefüllte Hohlräume eindringt, was positive Auswirkungen auf die unterirdische Wasserstoffspeicherung hat. Obwohl zusätzliche experimentelle Überprüfungen erforderlich sind, könnte diese Technologie bei Erfolg einen neuen Weg zur Speicherung kohlenstofffreier Brennstoffe bieten, mit bedeutenden Auswirkungen auf die Energie- und Schwerindustrie. Allerdings haben die Wissenschaftler auch Bedenken hinsichtlich der Sicherheit und Verschmutzung der Wasserstoffspeicherung geäußert und die Notwendigkeit weit verbreiteter Methoden zur Speicherung großer Wasserstoffmengen betont, um die Vision einer Wasserstoffwirtschaft zu verwirklichen.
—Fei Wang, BTW-Journalist

Ein wichtiger sauberer Brennstoff: Wasserstoff

Wasserstoff kann unterirdisch in Salzkavernen gespeichert werden, aber Salzminen sind in den USA nicht weit verbreitet, sagte Don Conley, Leiter des Programms für unterirdische Wasserstoffspeicherung bei Sandia. Das Team von Tuan Ho untersucht daher, ob in erschöpften Öl- und Gasreservoirs gespeicherter Wasserstoff in den Gesteinen eingeschlossen bleiben, entweichen oder kontaminiert werden kann. Die Gruppe von Tuan Ho hat ihre Ergebnisse kürzlich in einem Artikel imInternational Journal of Hydrogen Energyveröffentlicht.

Wasserstoff hat viele nützliche Eigenschaften, die ihm ein breites Anwendungsspektrum verleihen. Wasserstoff verbindet sich leicht mit nichtmetallischen Elementen, kann Metallhydride bilden und bei hohen Temperaturen Sauerstoff aus vielen Verbindungen aufnehmen, wodurch die Reduktion von Oxiden ermöglicht wird. Im modernen industriellen Produktionsprozess wird Wasserstoff zunehmend eingesetzt, unter anderem in der Elektronikindustrie, Metallurgie, chemischen Industrie, Nylonproduktion, Gasherstellung und anderen Sektoren.

Darüber hinaus wird Wasserstoff als gängiger Brennstoff verwendet und hat einen bemerkenswerten Vorteil: Er erzeugt beim Verbrennen mehr Wärme und weniger Umweltverschmutzung. Es ist erwähnenswert, dass Wasserstoff monatelang gespeichert und verwendet werden kann, wenn die Energienachfrage das Angebot an erneuerbarer Energie übersteigt. Erneuerbare Energie ist ein Thema, über das wir oft sprechen.

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Machbarkeit des Testprojekts – sichere Speicherung

Tuan Ho, leitender Forscher, und sein Team haben sich mit der Frage befasst, ob Wasserstoff, wenn er sich in Sandstein oder Schiefer bildet, eingeschlossen bleibt, sich um viele Öl- und Gasreservoirs herum selbst abdichtet, oder zu entweichen droht. Sandstein, der aus über Millionen von Jahren verdichteten Mineral- und Gesteinspartikeln besteht, weist viele Zwischenräume zwischen den Partikeln auf, was die Speicherung von Wasser oder die Bildung von Öl- und Gasreservoirs erleichtert.

Schiefer hingegen ist ein aus kleineren, tonreichen Mineralpartikeln verdichteter Schlamm, der eine Abdichtungsschicht um den Sandstein bilden kann, die Öl und Erdgas versiegelt.

„Wir streben an, dass der injizierte Wasserstoff in situ bleibt, anstatt aus dem Speicherbereich zu migrieren, um Verschwendung zu vermeiden. Dies ist ein Hauptanliegen für alle Speicheranlagen.“

Professor Tuan Ho hat mit Mitarbeitern der University of Oklahoma Experimente durchgeführt, um die Wechselwirkung zwischen Wasserstoff und Sandstein- und Schieferproben zu untersuchen. Sie stellten fest, dass Wasserstoff zwar nach der Extraktion nicht im Sandstein verbleibt, aber bis zu 10 % des adsorbierten Gases in den Schieferproben eingeschlossen bleibt. Diese Ergebnisse wurden durch Hos Computersimulationen bestätigt.

Um eine spezifische Tonart, die häufig im Schiefer um Öl- und Gasreservoirs vorkommt, weiter zu untersuchen, führte Ho Computersimulationen der molekularen Wechselwirkungen zwischen Montmorillonit-Tonschichten, Wasser und Wasserstoff durch. Er entdeckte, dass gasförmiger Wasserstoff nur minimalen Zugang zu den wassergefüllten Zwischenräumen zwischen diesen Tonmineral-schichten hat.

Tuan Ho betonte, dass dies auf einen minimalen Wasserstoffverlust im Ton durch Anhaften oder Eindringen hindeutet, was ein gutes Zeichen für die unterirdische Wasserstoffspeicherung ist. Diese Ergebnisse zum Ton wurden letztes Jahr in der ZeitschriftSustainable Energy & Fuelsveröffentlicht. Er fügte hinzu, dass am Stevens Institute of Technology und der University of Oklahoma weitere Experimente laufen, um die Ergebnisse der Molekularsimulationen zu validieren.

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„Ein riesiges poröses Sandsteinreservoir, einst mit Öl und Gas gefüllt, ist jetzt mit einem anderen, kohlenstofffreien Brennstoff gefüllt: Wasserstoff.“ Wenn diese Technologie realisiert werden kann, wäre das eine enorme Neuentwicklung, eine großartige Nachricht für die Energie- und Schwerindustrie.

Kann Wasserstoff kontaminiert werden?

„Wenn wir eine Wasserstoffwirtschaft aufbauen wollen, brauchen wir wirklich weit verbreitete Möglichkeiten, große Mengen Wasserstoff zu speichern“, sagte Conley, Leiter des Sandia-Teils des Programms „Underground Hydrogen Assessment, Storage and Technology Acceleration“ (Bewertung, Speicherung und Technologiebeschleunigung von unterirdischem Wasserstoff) des Büros für fossile Energie und Kohlenstoffmanagement des US-Energieministeriums. „Es ist gut, ihn dort zu speichern, wo es Salz gibt, aber das kann nicht die einzige Option sein.

Wir wenden uns daher erschöpften Öl- und Gasreservoirs und Grundwasserleitern zu, um eine dezentralere Möglichkeit zur Speicherung großer Wasserstoffmengen zu schaffen. All dies im Namen der Dekarbonisierung des Energiesektors.“

Durch Experimente und Simulationen hat das Team von Tuan Ho herausgefunden, dass bei der Injektion von Wasserstoff in erschöpfte Erdgasreservoirs Resterdgas aus dem Gestein in den Wasserstoff freigesetzt werden kann. Ho erklärt, dass dies bedeutet, dass der Wasserstoff bei der Entnahme für die Nutzung geringe Mengen Erdgas enthalten wird.

„Das ist nicht alarmierend, da Erdgas immer noch Energie enthält, aber es enthält Kohlenstoff, sodass bei der Verbrennung dieses Wasserstoffs geringe Mengen Kohlendioxid entstehen“, sagt Ho. „Das ist etwas, dessen wir uns bewusst sein müssen.“ Das Team von Tuan Ho, hauptsächlich bestehend aus dem Postdoktoranden Aditya Choudhary von den Sandia National Laboratories, verwendet derzeit Molekularsimulationen und experimentelle Methoden, um die Auswirkungen von Wasserstoff auf erschöpfte Ölreservoirs zu untersuchen und wie Restöl den Wasserstoff kontaminieren oder mit ihm interagieren kann.

Hos Ergebnisse könnten verwendet werden, um groß angelegte Feldversuche zur unterirdischen Wasserstoffspeicherung zu leiten, sagte Conley. Er fügte hinzu, dass das SHASTA-Projekt plant, solche Feldversuche in Zukunft durchzuführen, um die Machbarkeit der Wasserstoffspeicherung in erschöpften Öl- und Gasreservoirs zu beweisen. Ho ist der Ansicht, dass weitere Forschungen erforderlich sind, um zu verstehen, wie Mikroben und andere Chemikalien in erschöpften Ölreservoirs mit gespeichertem Wasserstoff interagieren.

Die Aufgaben von Sandia

Seit 1949 ist Exzellenz im Dienste der nationalen Interessen die Hauptaufgabe von Sandia.

Als multidisziplinäres nationales Labor und bundesstaatlich finanziertes Forschungs- und Entwicklungszentrum (FFRDC) erfüllt Sandia seine Mission, die ein integraler Bestandteil der Mission und der Operationen unserer Förderorganisation ist, auf folgende Weise:

• Auftauchende Herausforderungen der nationalen Sicherheit antizipieren und bewältigen
• Innovation und Entdeckung neuer Technologien zur Stärkung nationaler technologischer Vorteile
• Wertschöpfung durch Produkte und Dienstleistungen, die bedeutende Herausforderungen der nationalen Sicherheit bewältigen
• Die nationale Debatte darüber informieren, dass Technologiepolitik für die Aufrechterhaltung von Sicherheit und Freiheit in der Welt unerlässlich ist.