摘要:德国的能源供应正在发生深刻的变化。本文探讨了德国在地质地下储存可再生能源过剩能源的潜力。风能和太阳能电力可以转化为氢气,二氧化碳随后转化为甲烷。需要时,燃气轮机发电厂燃烧甲烷可回收电力。在这里,我们考虑了德国天然气的实际储存能力,并表明所概述的技术已准备就绪且具有经济竞争力。目前,甲烷和二氧化碳联合储存的潜力可以储存约 80 TWh 的可再生过剩能源。这远远超过了迄今为止的需求,预计到 2050 年将提供全部覆盖。
首先,本综述探讨了先前关于混合氢气对混合气体流体和热力学性质、输配电网络内管道材料和设备性能以及地下储存和最终用途氢气分离等支持设施的影响的研究。众所周知,氢气的存在会增加常用管道钢中疲劳裂纹的扩展速度,研究表明,抗拉强度较高的金属在与氢气接触时,抗断裂性能的下降幅度往往大于抗拉强度较低的金属。最近的研究表明,即使在氢分压较低的情况下,疲劳裂纹扩展和抗断裂性能也会降低,随着氢分压的增加,随后的降低幅度会更小。在高应力情况下,疲劳裂纹扩展与氢浓度基本无关。ASME B31.12 等设计指南提供了如何根据管道直径和厚度评估许多常见管道材料的合适工作压力的指导。需要对美国天然气管道系统中使用的老式钢材进行额外的疲劳和断裂测试,以确定其在氢气环境中的极限行为,尤其是老式的焊缝和硬点,并且必须检查任何考虑混合的现有管道是否存在缺陷。虽然塑料管道通常被认为适合在配电网络压力下容纳氢气,但研究表明,氢气会影响聚乙烯材料的物理特性,例如密度和结晶度。需要进行更多研究来量化这些变化对聚合物管道和管道接头的机械性能和寿命的影响,以及氢气对特定树脂配方的影响。氢气对材料的影响还延伸到压缩机、阀门、储存设施和其他非管道组件。评估地下储存设施中的氢气还必须考虑与可能消耗氢气的微生物相关的潜在反应,以及枯竭的油气储层(最常见的天然气储存类型)中存在的残留碳氢化合物对最终用途应用的危害程度(基于所需的氢气纯度)。氢分离是一项成熟的技术,但对于天然气中低氢浓度混合物来说,成本可能过高。
vallourec是线条管道项目中的世界参考,涵盖了多个市场,包括:•石油和天然气的陆上和海上运输:由于其在制造无缝管道上的技术专业知识及其与世界各地的EPCI公司和运营商的近距离,ValleRec为综合,创新,创新和成本效益的深层产品提供了最挑战的深层产品。•氢:Vallourec开发了一种独特的氢储存溶液,可以使用无缝技术将气态氢的运输作为主要优先级。•捕获的CO 2:Vallourec开发了耐用的无缝管状溶液,用于安全地下储存和CO 2的运输,其管具有承受巨大的压力和温度以及腐蚀范围的范围。此外,Vallourec提供了监视,以确保井的完整性和遵守碳捕获法规。
如今,氢气已在美国工业环境中使用,因此运输和储存氢气所需的技术和知识已经存在。为了有效地运输或储存氢气,必须对气体进行大幅压缩以增加其能量密度,将其冷却成低温液体,或将其与另一种化学载体(例如吸附材料、液态烃、化学氢化物或金属氢化物)结合。压缩氢气通过卡车在管道拖车中或通过管道运输,类似于天然气的运输。液态氢通过超绝缘液体油罐车运输。当管道不可用时,油罐车通常用于将液态氢运输更长的距离,因为它们可以比气体管道拖车承载更大的容量。管道本身充当某种储存容器。与氢气的运输一样,其储存设施必须能够将低温或压缩氢气储存在绝缘液体罐(杜瓦瓶)或气体储存罐等容器中。对于长期储存,需要类似于天然气储存的地质散装地下储存洞穴。
CCUS证书计划为学生提供了吸引人的学习经验,以了解和指导围绕气候变化的基于科学的讨论以及如何使用环境数据和建模方法评估它,探索CO 2捕获和利用技术,并评估地质利用率和地下储存选项。该计划使学生对每个CCUS主题和各种技术CO 2缓解解决方案及其风险进行科学知识。该计划结合了我们在世界地球科学,工程和经济学和经济学和商业方面享誉世界的研究生课程的专业知识,并将其提炼成有关CCUS技术和CCUS经济的证书计划。该计划是为希望获得职业发展技能或获得高级研究生学位的新技能的专业人士和近期毕业生而设计的。该计划的课程着重于现实世界,当前的CCUS技术和CCUS经济学的进步。证书计划需要下面确定的三个3学分的研究生课程:两项必需的课程,以及选择地质或非地质CCUS选修课的选项。
对于大量气态氢的批量存储,地下盐穴是一种选择。纯氢可以被压缩并注入氢穴,稍后再以纯净但饱和的氢的形式取出。充满氢气的洞穴可以作为管道网络的备用。林德自 2007 年以来一直在运营世界上第一个商业氢气高纯度洞穴,我们通过位于德克萨斯州和路易斯安那州的氢气储存设施为一些管道氢气客户提供氢气。地下储存洞穴旨在在计划内和计划外的高峰需求期间为客户提供氢气。该储存设施集成在林德 340 英里(545 公里)长的氢气管道中,该管道为从德克萨斯州斯威尼到路易斯安那州查尔斯湖的 50 多家炼油厂和化工厂提供服务。在本文中,我们将解答有关洞穴中氢气储存的最常见问题。
摘要:大规模地下氢气储存有望在能源转型和不久的将来的可再生能源系统中发挥关键作用。尽管具有这种潜力,但地下储氢的经验仍然有限。这项工作严格审查了这项关键技术的最重要要素,包括氢的特性及其对地下作业的意义、氢的来源和历史储氢作业,以确定最先进的技术。储氢作业的周期性将在储层内产生压力和应力变化,这可能会影响井、储层、盖层和整个地下储存综合体的完整性。为了最大限度地降低地质力学泄漏风险并优化储存操作,了解储存地点的压力和应力历史、优化井位以管理压力以及确定储层特定的缓冲气体与工作气体的比率至关重要。最后,我们概述了确保大规模安全高效部署地下储氢所需的主要科学和操作挑战。
在深层地质储层中的人为CO 2的注入和安全存储是一种可行的策略,旨在降低大气中的Greenhouse CO 2气体浓度(Lewicki等,2007; Bachu,2008; Chadwick et al。,2009; Hosa et al。,2011)。co 2已被注入繁殖的盐水含水层和耗尽的石油和天然气储层,以增强恢复,从而在深层地质地层中安全地存储CO 2(Chadwick等,2009; Jenkins等,2012)。SVALBARD中Longyearbyen CO 2实验室项目的目的是评估局部地质条件,用于在目标含水层中储存适度的CO 2的地下储存,包括上三叠纪 - 中侏罗纪(Kapp Toscana Group)(Kapp Toscana Group)(Braathen等人)(Braathen等人,2012年)。目标含水层具有中等的次级孔隙率(5-18%)和低渗透率(1-2 MD)(Braathen等,2012; Ogata等,2012;Mørk,2013)。