Estudio de Diseño de Sistemas y Viabilidad Económica del Almacenamiento de Hidrógeno a Gran Escala en Acuíferos
Autores: Jansons, Leo; Backurs, Andris; Zemite, Laila; Zeltins, Namejs; Laizans, Aigars
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Estudio de Diseño de Sistemas y Viabilidad Económica del Almacenamiento de Hidrógeno a Gran Escala en Acuíferos
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Estudio
Almacenamiento de hidrógeno
Acuíferos
Modelo tecnoeconómico
Conversión microbiana
Geomecánico
Escalabilidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio evalúa la viabilidad técnica, de diseño y económica del almacenamiento de hidrógeno a gran escala en formaciones geológicas acuíferas profundas, presentándolo como una solución escalable para el almacenamiento estacional de energía dentro del marco de descarbonización de la Unión Europea. Se desarrolló un modelo tecnoeconómico para una instalación de 1 BCM, integrando criterios geomecánicos, microbianos y termodinámicos. Los resultados indican una fracción de hidrógeno recuperable del 70-85%, con pérdidas por disolución y conversión microbiana limitadas a menos del 10% bajo regímenes operativos optimizados. La modelización geoquímica y microbiológica demostró que la actividad bacteriana reductora de sulfatos y metanogénica puede reducirse en un 80-90% mediante la gestión controlada de la salinidad y el pH. El diseño propuesto, que incorpora reservorios de arenisca de alta permeabilidad (100-300 mD), materiales resistentes al hidrógeno y monitoreo por fibra óptica, asegura un contenedor estable a presiones de 60-100 bar y permite una operación de múltiples ciclos con pérdidas mínimas (<0.05% por año). Económicamente, se encontró que el costo nivelado de almacenamiento de hidrógeno (LCOHS) para acuíferos es de aproximadamente 0.29 EUR/kWh, con reducciones potenciales a aproximadamente 0.18 EUR/kWh mediante perforaciones optimizadas, sistemas de compresión modularizados y mitigación microbiana. La huella de carbono del ciclo de vida (0.20-0.36 kg CO2-eq/kg H2) es competitiva con otros métodos de almacenamiento geológico, al tiempo que ofrece una escalabilidad superior y flexibilidad estratégica.
Descripción
Este estudio evalúa la viabilidad técnica, de diseño y económica del almacenamiento de hidrógeno a gran escala en formaciones geológicas acuíferas profundas, presentándolo como una solución escalable para el almacenamiento estacional de energía dentro del marco de descarbonización de la Unión Europea. Se desarrolló un modelo tecnoeconómico para una instalación de 1 BCM, integrando criterios geomecánicos, microbianos y termodinámicos. Los resultados indican una fracción de hidrógeno recuperable del 70-85%, con pérdidas por disolución y conversión microbiana limitadas a menos del 10% bajo regímenes operativos optimizados. La modelización geoquímica y microbiológica demostró que la actividad bacteriana reductora de sulfatos y metanogénica puede reducirse en un 80-90% mediante la gestión controlada de la salinidad y el pH. El diseño propuesto, que incorpora reservorios de arenisca de alta permeabilidad (100-300 mD), materiales resistentes al hidrógeno y monitoreo por fibra óptica, asegura un contenedor estable a presiones de 60-100 bar y permite una operación de múltiples ciclos con pérdidas mínimas (<0.05% por año). Económicamente, se encontró que el costo nivelado de almacenamiento de hidrógeno (LCOHS) para acuíferos es de aproximadamente 0.29 EUR/kWh, con reducciones potenciales a aproximadamente 0.18 EUR/kWh mediante perforaciones optimizadas, sistemas de compresión modularizados y mitigación microbiana. La huella de carbono del ciclo de vida (0.20-0.36 kg CO2-eq/kg H2) es competitiva con otros métodos de almacenamiento geológico, al tiempo que ofrece una escalabilidad superior y flexibilidad estratégica.