Optimización del diseño del almacenamiento subterráneo de hidrógeno en cavernas de sal en el sur de Ontario, Canadá
Autores: Huang, Jingyu; Yin, Shunde
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Optimización del diseño del almacenamiento subterráneo de hidrógeno en cavernas de sal en el sur de Ontario, Canadá
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Extracción y transformación de minerales
Palabras clave
Energía
Almacenamiento subterráneo de hidrógeno
Fuentes de energía renovable
Cavernas de sal
Capacidad de almacenamiento
Presiones de operación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
Con el problema de las escaseces de energía volviéndose cada vez más serio, la necesidad de cambiar a fuentes de energía sostenibles y limpias se ha vuelto urgente. Sin embargo, debido a la naturaleza intermitente de la mayoría de las fuentes de energía renovables, desarrollar sistemas de almacenamiento subterráneo de hidrógeno (UHS) como soluciones de energía de respaldo ofrece una solución prometedora. Los depósitos de sal gruesos y regionalmente extensos en la Unidad B de Ontario del Sur, Canadá, han demostrado un potencial significativo para apoyar tales sistemas de almacenamiento. Basado en las estadísticas de estratigrafía de la unidad B, este estudio investiga la viabilidad y estabilidad del almacenamiento subterráneo de hidrógeno (UHS) en cavernas de sal, centrándose en los efectos de la forma de la caverna, los parámetros geométricos y las presiones de operación. Se analizaron tres formas de caverna: cilíndrica, en forma de cono y en forma de elipsoide, utilizando simulaciones numéricas. Los resultados indican que las cavernas cilíndricas con una relación diámetro-altura de 1.5 proporcionan el mejor equilibrio entre capacidad de almacenamiento y estabilidad estructural, mientras que las cavernas en forma de elipsoide ofrecen una concentración de estrés reducida pero tienen menos espacio de almacenamiento, lo que plantea desafíos prácticos durante el lixiviado. Los resultados también indican que el rango de presión óptimo para mantener la estabilidad y minimizar las fugas se encuentra entre 0.4 y 0.7 veces el estrés vertical in situ. Presiones más altas aumentan la capacidad de almacenamiento pero conducen a un mayor estrés, desplazamientos y riesgos potenciales de fuga, mientras que presiones más bajas conducen a una tendencia de extrusión interna para las paredes de la caverna. Además, la tasa de fuga de hidrógeno disminuye con la presión de trabajo máxima, sin embargo, la masa total de fuga mantiene una tendencia creciente.
Descripción
Con el problema de las escaseces de energía volviéndose cada vez más serio, la necesidad de cambiar a fuentes de energía sostenibles y limpias se ha vuelto urgente. Sin embargo, debido a la naturaleza intermitente de la mayoría de las fuentes de energía renovables, desarrollar sistemas de almacenamiento subterráneo de hidrógeno (UHS) como soluciones de energía de respaldo ofrece una solución prometedora. Los depósitos de sal gruesos y regionalmente extensos en la Unidad B de Ontario del Sur, Canadá, han demostrado un potencial significativo para apoyar tales sistemas de almacenamiento. Basado en las estadísticas de estratigrafía de la unidad B, este estudio investiga la viabilidad y estabilidad del almacenamiento subterráneo de hidrógeno (UHS) en cavernas de sal, centrándose en los efectos de la forma de la caverna, los parámetros geométricos y las presiones de operación. Se analizaron tres formas de caverna: cilíndrica, en forma de cono y en forma de elipsoide, utilizando simulaciones numéricas. Los resultados indican que las cavernas cilíndricas con una relación diámetro-altura de 1.5 proporcionan el mejor equilibrio entre capacidad de almacenamiento y estabilidad estructural, mientras que las cavernas en forma de elipsoide ofrecen una concentración de estrés reducida pero tienen menos espacio de almacenamiento, lo que plantea desafíos prácticos durante el lixiviado. Los resultados también indican que el rango de presión óptimo para mantener la estabilidad y minimizar las fugas se encuentra entre 0.4 y 0.7 veces el estrés vertical in situ. Presiones más altas aumentan la capacidad de almacenamiento pero conducen a un mayor estrés, desplazamientos y riesgos potenciales de fuga, mientras que presiones más bajas conducen a una tendencia de extrusión interna para las paredes de la caverna. Además, la tasa de fuga de hidrógeno disminuye con la presión de trabajo máxima, sin embargo, la masa total de fuga mantiene una tendencia creciente.