Almacenamiento de energía hidroeléctrica por bombeo subterráneo en cavernas de sal en el sur de Ontario, Canadá: Diseño de disposición y presión de trabajo
Autores: Huang, Jingyu; Chai, Yutong; Williams, Jennifer; Yin, Shunde
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Almacenamiento de energía hidroeléctrica por bombeo subterráneo en cavernas de sal en el sur de Ontario, Canadá: Diseño de disposición y presión de trabajo
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Extracción y transformación de minerales
Palabras clave
Cambio global
Energía renovable
Almacenamiento de energía a gran escala
Almacenamiento Hidroeléctrico por Bombeo Subterráneo
Ontario del Sur
Viabilidad geomecánica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
A medida que la transición global hacia la energía renovable se acelera, el almacenamiento de energía a gran escala es esencial para equilibrar el suministro intermitente y la creciente demanda. Aunque el almacenamiento por bombeo convencional sigue siendo dominante, el almacenamiento por bombeo subterráneo (UPHS) ofrece una alternativa prometedora, particularmente en regiones planas con amplio espacio subterráneo. El sur de Ontario, Canadá, subyacido por gruesas formaciones de sal y con una historia de minería de sal, presenta condiciones favorables para el desarrollo de UPHS, sin embargo, los estudios relativos siguen siendo limitados. Este trabajo presenta la primera evaluación de viabilidad geomecánica específica de UPHS en el Grupo Salino Canadiense, introduciendo un diseño de cavernas emparejadas vinculado a las Unidades B y A2 y capturando explícitamente tanto el comportamiento elasto-plástico como el de fluencia. Utilizando COMSOL Multiphysics 6.3, se desarrolló un modelo numérico tridimensional que presenta dos cavernas cilíndricas separadas verticalmente ubicadas en la Unidad B y la parte inferior de la Unidad A2. Se simuló un ciclo de operación de 24 horas durante un período de 10 años, incorporando deformación elasto-plástica y fluencia de sal. Se variaron las presiones de trabajo mínimas para evaluar la estabilidad a largo plazo de las cavernas. Los resultados muestran que una presión mínima de 0.3 equilibra la integridad estructural y la eficiencia operativa, con la deformación por fluencia y la convergencia volumétrica permaneciendo dentro de los límites de ingeniería. Más allá de los estudios previos sobre cavernas de sal centrados en hidrógeno o CAES, este estudio proporciona la primera simulación acoplada elasto-plástica y de fluencia adaptada a las operaciones de UPHS en sal estratificada, estableciendo una guía de presión de operación segura y ofreciendo ideas de diseño relevantes para sistemas modulares de almacenamiento de energía subterránea en cuencas sedimentarias.
Descripción
A medida que la transición global hacia la energía renovable se acelera, el almacenamiento de energía a gran escala es esencial para equilibrar el suministro intermitente y la creciente demanda. Aunque el almacenamiento por bombeo convencional sigue siendo dominante, el almacenamiento por bombeo subterráneo (UPHS) ofrece una alternativa prometedora, particularmente en regiones planas con amplio espacio subterráneo. El sur de Ontario, Canadá, subyacido por gruesas formaciones de sal y con una historia de minería de sal, presenta condiciones favorables para el desarrollo de UPHS, sin embargo, los estudios relativos siguen siendo limitados. Este trabajo presenta la primera evaluación de viabilidad geomecánica específica de UPHS en el Grupo Salino Canadiense, introduciendo un diseño de cavernas emparejadas vinculado a las Unidades B y A2 y capturando explícitamente tanto el comportamiento elasto-plástico como el de fluencia. Utilizando COMSOL Multiphysics 6.3, se desarrolló un modelo numérico tridimensional que presenta dos cavernas cilíndricas separadas verticalmente ubicadas en la Unidad B y la parte inferior de la Unidad A2. Se simuló un ciclo de operación de 24 horas durante un período de 10 años, incorporando deformación elasto-plástica y fluencia de sal. Se variaron las presiones de trabajo mínimas para evaluar la estabilidad a largo plazo de las cavernas. Los resultados muestran que una presión mínima de 0.3 equilibra la integridad estructural y la eficiencia operativa, con la deformación por fluencia y la convergencia volumétrica permaneciendo dentro de los límites de ingeniería. Más allá de los estudios previos sobre cavernas de sal centrados en hidrógeno o CAES, este estudio proporciona la primera simulación acoplada elasto-plástica y de fluencia adaptada a las operaciones de UPHS en sal estratificada, estableciendo una guía de presión de operación segura y ofreciendo ideas de diseño relevantes para sistemas modulares de almacenamiento de energía subterránea en cuencas sedimentarias.