Investigación Numérica de las Características de Transmisión y Sellado de la Roca Salina, la Caliza y la Arenisca para el Almacenamiento de Energía de Hidrógeno en Subterráneo en Ontario, Canadá
Autores: Cai, Peichen; Yin, Shunde
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Investigación Numérica de las Características de Transmisión y Sellado de la Roca Salina, la Caliza y la Arenisca para el Almacenamiento de Energía de Hidrógeno en Subterráneo en Ontario, Canadá
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Extracción y transformación de minerales
Palabras clave
Aceleración de la transición global
Almacenamiento subterráneo de hidrógeno
Ontario
Canadá
Condiciones geológicas
Características del transporte de hidrógeno
Proyectos de almacenamiento de energía
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 43
Citaciones: Sin citaciones
Con la aceleración de la transición global hacia la energía limpia, el almacenamiento subterráneo de hidrógeno (UHS) ha ganado una atención significativa como una tecnología flexible y renovable de almacenamiento de energía. Ontario, Canadá, como pionero en la transición energética, ofrece un considerable potencial de almacenamiento subterráneo, con sus condiciones geológicas de sal, piedra caliza y arenisca que proporcionan diversas opciones para el almacenamiento de hidrógeno. Sin embargo, las características de transporte de hidrógeno de diferentes medios rocosos afectan significativamente la viabilidad y seguridad de los proyectos de almacenamiento de energía, lo que justifica una investigación en profundidad. Este estudio simula el flujo de hidrógeno y las características de transporte en modelos digitales de núcleos de roca de almacenamiento de energía típicos (roca salina, piedra caliza y arenisca) de Ontario utilizando el conjunto de generación de estructura cuarteto mejorado (I-QSGS) y el método de Boltzmann en red (LBM). El estudio investiga sistemáticamente la distribución de los campos de velocidad de flujo, las características direccionales y las diferencias de permeabilidad, abarcando el impacto de los cambios hidráulicos en la capacidad de almacenamiento y el comportamiento de flujo mesoscópico del hidrógeno en medios porosos. Los resultados muestran que la roca salina, debido a su estructura densa, tiene la menor permeabilidad y hermeticidad, con una velocidad de transporte de hidrógeno extremadamente baja que se ve mínimamente afectada por las diferencias de presión. La estructura de microfracturas de la piedra caliza proporciona caminos de transporte desiguales, exhibiendo una permeabilidad moderada y características de transporte dominadas por fracturas. La arenisca, con su mayor porosidad y buena conectividad, tiene una tasa de transporte significativamente más alta en comparación con los otros dos medios, mostrando caminos de flujo preferenciales de alta velocidad local. El análisis direccional revela que la roca salina y la arenisca exhiben una anisotropía significativa, mientras que las características de transporte de la piedra caliza son más uniformes. Basado en estos hallazgos, la roca salina, con su superior capacidad de sellado, demuestra el mejor rendimiento de almacenamiento de hidrógeno, mientras que la piedra caliza y la arenisca también exhiben potencial para el almacenamiento bajo condiciones específicas, aunque se requiere una mayor optimización y validación. Este estudio proporciona una base teórica para la selección de sitios y la optimización de parámetros operativos para el almacenamiento subterráneo de hidrógeno en Ontario y ofrece valiosas ideas para proyectos de almacenamiento de energía en configuraciones geológicas similares a nivel mundial.
Descripción
Con la aceleración de la transición global hacia la energía limpia, el almacenamiento subterráneo de hidrógeno (UHS) ha ganado una atención significativa como una tecnología flexible y renovable de almacenamiento de energía. Ontario, Canadá, como pionero en la transición energética, ofrece un considerable potencial de almacenamiento subterráneo, con sus condiciones geológicas de sal, piedra caliza y arenisca que proporcionan diversas opciones para el almacenamiento de hidrógeno. Sin embargo, las características de transporte de hidrógeno de diferentes medios rocosos afectan significativamente la viabilidad y seguridad de los proyectos de almacenamiento de energía, lo que justifica una investigación en profundidad. Este estudio simula el flujo de hidrógeno y las características de transporte en modelos digitales de núcleos de roca de almacenamiento de energía típicos (roca salina, piedra caliza y arenisca) de Ontario utilizando el conjunto de generación de estructura cuarteto mejorado (I-QSGS) y el método de Boltzmann en red (LBM). El estudio investiga sistemáticamente la distribución de los campos de velocidad de flujo, las características direccionales y las diferencias de permeabilidad, abarcando el impacto de los cambios hidráulicos en la capacidad de almacenamiento y el comportamiento de flujo mesoscópico del hidrógeno en medios porosos. Los resultados muestran que la roca salina, debido a su estructura densa, tiene la menor permeabilidad y hermeticidad, con una velocidad de transporte de hidrógeno extremadamente baja que se ve mínimamente afectada por las diferencias de presión. La estructura de microfracturas de la piedra caliza proporciona caminos de transporte desiguales, exhibiendo una permeabilidad moderada y características de transporte dominadas por fracturas. La arenisca, con su mayor porosidad y buena conectividad, tiene una tasa de transporte significativamente más alta en comparación con los otros dos medios, mostrando caminos de flujo preferenciales de alta velocidad local. El análisis direccional revela que la roca salina y la arenisca exhiben una anisotropía significativa, mientras que las características de transporte de la piedra caliza son más uniformes. Basado en estos hallazgos, la roca salina, con su superior capacidad de sellado, demuestra el mejor rendimiento de almacenamiento de hidrógeno, mientras que la piedra caliza y la arenisca también exhiben potencial para el almacenamiento bajo condiciones específicas, aunque se requiere una mayor optimización y validación. Este estudio proporciona una base teórica para la selección de sitios y la optimización de parámetros operativos para el almacenamiento subterráneo de hidrógeno en Ontario y ofrece valiosas ideas para proyectos de almacenamiento de energía en configuraciones geológicas similares a nivel mundial.