对美国和全球绿色氢能市场增长的预测各不相同,但都表明未来几十年将出现显著增长,Chris 也认为潜力巨大。“需要明确的是,要让绿色氢能经济而广泛地应用,还有很多事情要做。各种技术必须继续改进,以降低成本。转向绿色氢能并将其用作燃料来源将需要新的基础设施来运输和储存它——你不能只通过天然气管道输送纯氢,因为它会导致脆化,而且支持长期储能所需的地下盐穴并不是到处都有。然而,我们相信所有这些挑战都可以而且将在未来几年内得到克服。”
为了减少温室气体排放并实现碳中和能源系统,将可再生能源整合到未来的能源结构中至关重要。由于风能和太阳能等可再生能源的间歇性,能源系统需要灵活的选择来平衡变化的供需。电转气 (PtG) 和地下储存的结合可以为系统增加这种灵活性,以确保供应安全。真正大规模储存能源 (GW 电力规模) 的少数选择之一是氢气。氢气可以通过电解从 (剩余) 电力中生产出来,作为一种清洁能源载体,它有可能替代天然气和其他化石燃料。它也可以大规模地储存在地下、盐穴和多孔储层 (气田和含水层) 中。
CAES 有一些地理限制,但潜在的位置遍布世界各地。它有两种版本:绝热(传统)和绝热(如 Storelectric)。将空气压缩到典型的 70 bar(~30 倍汽车轮胎压力)会使其加热 ~605oC,但必须将空气储存在接近环境温度的温度下,因为它储存在地下盐穴中(没有其他足够大或足够便宜的盐穴;尽管未来会有其他地质条件可用),而地质条件需要它。将其膨胀以再生电能会将其冷却到 -150oC 以下。传统的 CAES 通过燃烧气体将热量放回:效率低下(往返 42-50%)且污染严重(排放量为同等大小的 CCGT 的 50-70%)。绝热 CAES 提取压缩热,单独储存并在膨胀期间将其放回,从而将效率提高到 60-70% 并消除排放;混合技术是可能的。
我们未来的能源系统将以间歇性可再生能源(风能、太阳能)占更大比例为特征,并辅以其他灵活的电力/热能生产形式。能源储存将在提供平衡综合系统中能源供需所需的灵活性方面发挥关键作用。特别是对于长期平衡需求,大规模、集中的地下能源储存是一种有吸引力且具有潜在成本效益的解决方案。它可以为电力、天然气和热能商品提供灵活的批量电力管理服务,并以战略能源储备、能源系统充足性和平衡解决方案的形式为社会提供基本服务,以应对不可避免的季节性变化和其他能源安全挑战。如今,许多这些服务都是通过天然气储存提供的,天然气已经大量(约 130 亿立方米,或 130TWh)安全地储存在荷兰地下的盐洞和枯竭的气田中,以及欧洲许多其他国家的地下盐洞和枯竭的气田中,以平衡日常供需并确保寒冷冬季的供应。然而,随着天然气在荷兰能源系统中的作用逐渐减弱,对以不同形式大规模储存能源的需求日益增长。在本报告中,我们重点介绍了两种地下储能的替代形式:盐穴中的压缩空气储能 (CAES) 和盐穴和枯竭气田中的地下储氢 (UHS)。最近发布的估计 (Van Gessel 等人,2018 年;Gasunie 和 TenneT,2018 年;Berenschot 和 Kalavasta,2020 年) 表明,2050 年荷兰所需的储氢容量范围从低端的个位数 (十亿立方米)(正常天气年份)到高端的数十亿立方米(极端天气年份),可能需要储存和/或转换的剩余电力可能在 20-140TWh 之间。尽管他们明确表示 CAES 和 UHS 等大规模储能技术需要做好部署准备,但它们的技术经济可行性尚未得到证实。因此,在本报告中,我们回顾了这些技术的概念和部署状况,评估了它们的技术性能,并解决了有关这些技术的技术经济可行性的几个悬而未决的问题。压缩空气储能 CAES 是一种电力存储技术。充电时,电能通过压缩空气以机械形式存储,并存储在(通常)盐穴中。放电时,利用压缩空气驱动涡轮膨胀机/涡轮机来再生电能。有两种主要的技术概念,它们主要在如何处理压缩和膨胀过程中空气的温度变化方面有所不同:非绝热 CAES(D-CAES)和高级绝热 CAES(AA-CAES)。在 D-CAES 系统中,压缩空气时产生的热量不会被储存。因此,在发电时必须燃烧外部燃料以加热空气,然后才能驱动涡轮机。传统上使用的是天然气,但其燃烧会导致二氧化碳排放。氢气正成为一种替代品,特别是因为氢气燃烧不会排放二氧化碳,而且可以用可再生电力生产(也不会排放二氧化碳)。全球有两座 CAES 工厂已投入商业运营多年,其中一座位于德国
随着不断增长的世界人口的能源需求的增长,我们面临着将能源系统从化石燃料转变为可再生能源的挑战。氢(H 2)作为通用能量载体,在这种能量转变期间已被提议为前跑者。它可用于去于无法直接使用钢铁生产,化学生产,航空或重型运输等电力的碳化行业,还可以存储以克服可再生能源生产较低的时期(无风和/或太阳)(Adam等,2020; Wang et al。,2022; 2022; Razzaq; Razzaq等,20223; 2023; 2023; xuan et al an,2022;需要存储大量的H 2,以为行业甚至城市提供长期或季节性存储。地下地质地层还提供了这些必需的量,此外还有提高安全性,低运营成本以及已经存在的基础设施的优势。可以根据存储期和需求使用或考虑不同类型的地下氢存储(UHS)。用于季节性存储,多孔介质结构(例如深含水层或耗尽的油/天然气储层)提供了必要的大量体积。此外,人造盐洞穴和硬石洞穴可以帮助稳定短期的中期能源需求。所有这些地下环境通常都没有生命,而是具有多种微生物群落,这些群落可以在恶劣的条件下繁衍生息,例如无氧,高温,高盐度和/或高压。该研究主题的目的是引起人们对在地下中氢储存时可能引起的微生物诱发挑战的关注。; Schwab等。微生物过程对氢的储存有什么影响?可能会发生什么后果,会产生哪些产品(例如有毒或腐蚀性H 2 s),如何降低风险,以及我们如何在实验室中建模,模拟或预测潜在的风险?在计划地下氢存储时,通常不考虑微生物学的方面。但是,可以存在许多不同的微生物(细菌和古细菌),这是由本研究主题的所有贡献强调的(Liu等人; Strobel等。; Tremosa等。)。氢也是微生物的通用能量载体,可以用各种微生物组用作电子供体。除了潜在的氢损失(因此是经济损失)外,生物学过程
CAES – PTRC /2 萨斯喀彻温省的地质优势 萨斯喀彻温省拥有极其有利的地质条件,因为这里有一层厚达 200 多米的岩盐层,主要成分是氯化钠。通过钻探 170,000 多口油气井和进行钾盐开采,人们可以很好地了解草原盐层的地质构成。自 1950 年代以来,萨斯喀彻温省还成功地在岩盐中开采和运营了面积超过 140,000 立方米(500 万立方英尺)的洞穴,用于储存天然气、其他碳氢化合物和工业废料。萨斯喀彻温省还拥有安全处理洞穴开采过程中在深层盐水层中产生的盐水的手段。这些条件使萨斯喀彻温省比全球大多数其他司法管辖区具有明显的地质优势。
与我们一起探索未知领域,换句话说,探索最具前瞻性、最长期的技术解决方案。一些人会寻找高空能源,而另一些人会探索海洋和地球深处。地热能将提供供暖、制冷甚至电力;大量可再生气体甚至热量将储存在多孔岩石和盐洞中;天然氢的潜力将被探索。那么利用潮汐能或渗透能来生产绿色电力呢?空中风力涡轮机将利用高空风能,新的低碳燃料将有助于航空脱碳。最后但并非最不重要的是,我们将带您进行一次漫长的太空之旅。当你发现 Pour la Science 和 ENGIE 公司的这些创新时,你已经领先一步了!n n
摘要:以当今天然气存储建模的盐洞中氢的大规模存储是一种在较大的功率范围内和所需时间段存储可再生能源的有前途的方法。总体气体存储的一个基本子系统是表面设施,尤其是压缩机系统。用于氢存储的压缩机系统的未来设计很大程度上取决于各自的边界条件。因此,这项工作使用德国的下萨克森州的示例分析了谷物氢(即从可再生能源产生的氢)储存洞穴存储设施的要求。在本课程中,从可再生能源的馈送时间序列中,每小时解决了一年的氢气需求。将与压缩机操作相关的注射率与当前天然气注入操作模式进行了比较。
摘要:氢能技术是实现零排放方案和确保许多国家能源独立的最有前途的解决方案之一。氢气被认为是一种绿色能源载体,可用于能源、交通和化工领域。然而,高效安全的大规模储氢仍然具有挑战性。工业中最常用的储氢解决方案是压缩和液化,这两种方法都非常耗能。地下储氢被认为是在不同时间尺度上大规模利用的最经济、最安全的选择。在地下地质构造中,盐穴是最有前途的储氢方式,因为它们具有合适的物理化学和机械性能,即使在高压下也能确保安全高效的储存。本文介绍了地下储存的最新进展,特别强调了欧洲盐穴的利用。讨论了地下储氢的初步经验,并分析了该技术在全球范围内商业化的潜力。在波兰,来自西北和中部地区的盐矿(例如,Rogóźno、Damasławek、Łeba)
在先前的研究中尚未解决北岸石灰岩喀斯特式含水层系统中地下水的重要性和运动的重要性。上面提到的北海岸石灰石含水层水文地质学的研究假定了弥漫流的流行,以解释地下水的运动和发生。Periouse(1971)确定了前拉米空军基地区域的谱系,该区域可能是骨折系统的表面表达,负责阿加迪拉附近的海上泉水。Meyerhoff等人(1983年)讨论了北海岸中部三级序列中某些谱系的存在,以指示深处的结构。然而,全年的茂密植被覆盖层阻止了立体意义地形特征的识别,尤其是线性分析的大量使用。Rodriguez-Martinez(1997)将北海岸石灰石含水层系统的几个弹簧描述为导管型弹簧。这些弹簧通常通过集成的导管网络连接到地下。Rodriguez-Martinez和Hartley(1994)报道了在Hatillo和Isabela中分别在测试Wells NC-6和NC-11中存在洞穴,作为