en un nuevoComunicaciones de la naturalezaestudiar, los investigadores proponen un nuevo método para almacenar hidrógeno utilizando tuberías existentes ubicadas en el fondo de lagos y embalses.

El hidrógeno ha surgido como una alternativa prometedora a los combustibles fósiles parageneración de energíaen varias industrias.La atención se centra especialmente en el hidrógeno verde, que se produce mediante electrólisis del agua utilizandofuentes de energía renovablescomo la solar, el viento y el aire.

No obstante, la adopción generalizada del hidrógeno verde ha enfrentado desafíos, principalmente debido a la falta de soluciones de almacenamiento adecuadas.

Este estudio recomienda el uso de tuberías de polietileno de alta densidad (HDPE) como medio para almacenar hidrógeno verde.Las tuberías de HDPE se utilizan en el fondo de lagos, embalses o sistemas de almacenamiento de energía hidroeléctrica paragestión del agua.

Phys.org habló con el primer autor del estudio, el Dr. Julian David Hunt, investigador científico de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah (KAUST) en Arabia Saudita.

Señaló que su trabajo anterior sobre el almacenamiento de energía en aire comprimido (CAES) en las profundidades del mar inspiró su exploración de nuevas estrategias paraalmacenamiento de hidrógeno.

Limitaciones de las soluciones de almacenamiento actuales

En la actualidad, existen varias opciones de almacenamiento de hidrógeno disponibles, que varían según cómo se almacena el hidrógeno.

Por ejemplo, el hidrógeno comprimido debe mantenerse en tanques especializados a alta presión, el hidrógeno líquido debe almacenarse a temperaturas extremadamente bajas y las soluciones de almacenamiento subterráneo dependen de la región específica.

Con soluciones que dependen de la región, como cavernas de sal y yacimientos de gas natural agotados, el método no es muy escalable.Esto se debe a que es posible que estos recursos no estén disponibles geográficamente donde se necesita almacenamiento de hidrógeno.

El uso de tuberías de HDPE por parte del Dr. Hunt y su equipo es un método de aplicación más amplia, ya que estas tuberías ya están presentes en el fondo de lagos, embalses y otros sistemas de almacenamiento de energía hidroeléctrica.

Sin embargo, seguir esta opción resultó desafiante debido a la información insuficiente sobre las profundidades submarinas de los fondos oceánicos, lechos de ríos, lagos y otros cuerpos de agua.

El Dr. Hunt dijo: "El problema principal es la falta de datos batimétricos de lagos y embalses. Esencialmente, estos datos representan un mapa topográfico del fondo marino o del lecho del lago, que proporciona información sobre la forma, las características y la composición de las áreas sumergidas".

Propósito de las tuberías de HDPE

El verdadero propósito de las tuberías de HDPE es la gestión del agua en cuerpos de agua.Se pueden utilizar para transportar agua para diversos fines, incluida la agricultura, las necesidades de los consumidores y el drenaje.

El material está fabricado para soportar altas presiones bajo el agua, lo que lo hace muy duradero y también resistente a la corrosión y la degradación, lo que lo hace adecuado para un uso a largo plazo.

Además, se agrega grava alrededor de estas tuberías para garantizar que sean estables y no se muevan debido a las corrientes de agua, actuando como soporte para las tuberías.

Estos factores también son deseables si es necesario utilizar tuberías de HDPE para el almacenamiento de hidrógeno.

Tuberías de HDPE como almacenamiento.

Se puede inyectar hidrógeno en estas tuberías desde la parte superior, empujando el agua hacia las tuberías.El hidrógeno debe almacenarse a una determinada presión para evitar una expansión o compresión innecesaria.Esto se consigue naturalmente gracias a la presión de la columna de agua sobre las tuberías.

Al mantener la presión interna del hidrógeno al mismo nivel que la presión del agua exterior, el sistema garantiza que el hidrógeno no se expanda ni ejerza tensión en las tuberías.

Cuando los niveles de agua y, en consecuencia, la presión del agua fluctúan, se instalan válvulas de alivio de presión para ajustar el flujo de agua y de hidrógeno, manteniendo así una presión constante en las tuberías.

Si una lluvia intensa hace que el nivel del agua suba, esto provocará un aumento de la presión.En tal escenario, se utilizan válvulas de alivio de presión para extraer hidrógeno, dejando entrar el exceso de agua para mantener la presión en eltubo.

Esto sólo funciona porque el hidrógeno es insoluble en agua, lo que hace que este proceso sea inofensivo para la vida acuática y minimiza el impacto ambiental.

Posibilidades infinitas

Los investigadores utilizaron datos del embalse de Oroville en California para comprender el potencial de la solución de almacenamiento propuesta.

Descubrieron que el coste nivelado del almacenamiento de hidrógeno utilizando el método propuesto ascendía a alrededor de 0,17 dólares por kilogramo a una profundidad de 200 metros en un año.

Además, descubrieron que el método ahorra más espacio que la generación de energía solar y requiere aproximadamente 38 veces menos área de almacenamiento que para la instalación de paneles solares.

Además, esta tecnología demuestra una gran versatilidad, haciéndola compatible con la infraestructura hidroeléctrica actual.También puede adaptarse a diferentes niveles de agua en los embalses, aumentando así la capacidad de almacenamiento cuando esos niveles aumentan.

Los investigadores también utilizaron datos de lagos y embalses artificiales.

Los datos indican que la capacidad global de almacenamiento de hidrógeno en lagos y embalses se estima en 15 PWh (petavatios-hora), de los cuales 12 PWh en lagos naturales y 3 PWh en embalses artificiales.

Sólo el Mar Caspio representa más de la mitad de este potencial (6,4 PWh).

"La posibilidad de almacenar hidrógeno en embalses y lagos hidroeléctricos aumenta sustancialmente las posibles ubicaciones para el almacenamiento de hidrógeno a gran escala, especialmente cerca de la demanda de energía (ciudades, distritos industriales) o del suministro de energía renovable (centrales solares, eólicas e hidroeléctricas)." dijo el Dr. Hunt.

La futura economía del hidrógeno

"El almacenamiento de hidrógeno con grava y tuberías en lagos y embalses es una alternativa competitiva para el almacenamiento de hidrógeno a largo plazo y puede respaldar el desarrollo de futuras economías del hidrógeno", explicó el Dr. Hunt.

Dado que el método utiliza la infraestructura existente, es rentable.Además, dado que el hidrógeno es insoluble en agua, este enfoque no supone ningún riesgo medioambiental.

Sin embargo, el Dr. Hunt señaló que "el principal impacto ambiental es la existencia de grandes oleoductos en el fondo dellago/depósito, lo que podría alterar la fauna y la flora del fondo del embalse".

La falta de datos completos en esta área es un problema, y ​​el Dr. Hunt insinúa que podría ser un área de investigación que le gustaría explorar.

"Un [tema] de investigación interesante sería combinar todas las opciones posibles para la investigación a gran escala.hidrógenoalmacenamiento en una sola base de datos, incluyendo almacenamiento geológico, de embalses, de lagos y oceánico", concluyó.

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