Pāreja uz enerģētiku bez oglekļa emisijām prasīs uzglabāt ļoti lielus ūdeņraža apjomus. Jauns pētījums, ko vadīja Šanhajas Dzjaotunas universitātes pētnieki, liecina, ka ģeoloģiskie veidojumi ar dabiski ieslēgtu ūdeņradi jau nodrošina pierādītu gāzes izolāciju un varētu tikt izmantoti liela mēroga pazemes enerģijas krātuvēm.

Šādu iespēju ilustrē hromīta raktuves Albānijā. Tās iekšienē burbuļojošs baseins gaisā izdala gandrīz tīru ūdeņraža gāzi. Iepriekš enerģētikas eksperti šādas dabiskās ģeoloģiskās anomālijas uzskatīja par bīstamām un retām, taču tagad zinātnieki pieļauj, ka pazemes veidojumi varētu piedāvāt uzticamu risinājumu vienai no lielākajām tīras enerģijas pārejas problēmām — uzglabāšanai.

“Rezultāti liecina, ka dabiskā ūdeņraža rezervuāri varētu būt piemēroti kandidāti ūdeņraža pazemes uzglabāšanai,” norādīja pētnieki.

Tradicionālajām krātuvēm ir būtiski ierobežojumi

Ūdeņraža kļūšana par nozīmīgu enerģijas avotu lielā mērā būs atkarīga no piemērotām un pietiekami ietilpīgām uzglabāšanas vietām. Parastie pazemes risinājumi šīm prasībām pilnībā neatbilst.

Sāls dobumu izmantošanu būtiski ierobežo to ģeogrāfiskā pieejamība, savukārt ūdens nesējslāņiem un izsmeltiem ogļūdeņražu laukiem nav pietiekami pierādīta ilgtermiņa spēja droši saturēt ūdeņraža gāzi. Tāpēc šie tradicionālie risinājumi, pēc pētnieku vērtējuma, nav pietiekami piemēroti lielapjoma ūdeņraža ekonomikas atbalstam.

Bulqizë rezervuāra dabiskā izcelsme

Albānijas Bulqizë rezervuārs izveidojies gar milzīgu lūzuma zonu. Tas atrodas paceltā okeāniskās garozas daļā, ko dēvē par ofiolītu, un pats nepārtraukti rada tīras enerģijas avotu.

Dziļi pazemē gruntsūdeņi nonāk tiešā saskarē ar dzelzi saturošiem minerāliem, piemēram, olivīnu. Tas izraisa ķīmisku reakciju, ko sauc par serpentinizāciju. Šajā dabiskajā procesā ūdens molekulas sadalās, un apkārtējos iežu veidojumos pakāpeniski rodas tīra ūdeņraža gāze. Šādā veidā ūdeņradis ir droši ieslēgts jau tūkstošiem gadu.

Šis ģeoloģiskais piemērs mudināja pētniekus Lei Hou, Zhengxin Zhang un Fengshou Zhang pārbaudīt ideju: ja daba jau ir izveidojusi hermētisku ūdeņraža krātuvi, vai to nevarētu atkārtoti izmantot kā komerciālu noliktavu?

Modeļi uzrāda lielu ietilpību

Izmantojot uzlabotus šķidrumu plūsmas un pazemes ķīmijas modeļus, pētnieku komanda analizēja 72 dažādus darbības scenārijus, lai noteiktu rezervuāra iespēju robežas.

Modeļi parādīja, ka dabiskās ķīmiskās reakcijas un šķīšana patērētu mazāk nekā divus procentus uzglabātā ūdeņraža. Tas liecina, ka pazemes veidojums gāzi saglabā ar ļoti augstu efektivitāti. Vienlaikus rezervuārs varētu uzņemt no 350 līdz 480 miljoniem kubikmetru gāzes un nodrošināt 750 000 kubikmetru lielu dienas caurplūdi.

Viens no pārsteidzošākajiem secinājumiem saistīts ar pašu lūzuma līniju. Gāzes iesūknēšana un izsūknēšana seismiskā lūzuma zonā varētu šķist recepte zemestrīcēm, tomēr desmit gadu cikliskie testi parādīja pretēju efektu. Standarta gāzes spiediens izplatījās pa iežu veidojumiem, izlīdzināja pazemes spēkus un laika gaitā faktiski samazināja lūzuma izslīdēšanas risku.

“Desmit gadu laikā ūdeņraža uzglabāšana rezervuārā samazinātu lūzuma izslīdēšanas risku, pārdalot gāzes spiedienu,” norādīja komanda.

Iespējamais ieguvums enerģētikai

Dabiski noslēgtu lūzuma zonu izmantošana varētu samazināt arī kapitālieguldījumus, kas parasti nepieciešami ūdeņraža izolēšanai. Enerģētikas uzņēmumi varētu ietaupīt ievērojamus līdzekļus, izmantojot dabiskās pazemes struktūras, nevis izrokot mākslīgus dobumus vai pārveidojot izsmeltus rezervuārus.

Tomēr pašlaik pētījums balstās tikai uz modeļiem. Ja turpmāki pētījumi apstiprinātu šos rezultātus, darbs varētu pavērt jaunu ceļu globālai liela mēroga tīras enerģijas uzglabāšanai, parādot, ka dabiskie ūdeņraža slazdi var kalpot arī kā ietilpīgas pazemes enerģijas krātuves.