新しいネイチャーコミュニケーションズ勉強、研究者らは、湖や貯水池の底にある既存のパイプを使用した水素貯蔵の新しい方法を提案しています。

水素は化石燃料の有望な代替品として浮上しています。エネルギー生成いくつかの業界で。特に注目しているのは、水を電気分解して生成されるグリーン水素です。再生可能エネルギー源太陽、風力、空気など。

それにもかかわらず、グリーン水素の広範な導入は、主に適切な貯蔵ソリューションの欠如により課題に直面しています。

この研究では、グリーン水素を貯蔵する手段として高密度ポリエチレン (HDPE) パイプの使用を推奨しています。HDPE パイプは、湖、貯水池、または水力発電貯蔵システムの底で使用されます。水管理。

Phys.orgは、この研究の筆頭著者であり、サウジアラビアのキング・アブドラ科学技術大学（KAUST）の研究員であるジュリアン・デイビッド・ハント博士に話を聞いた。

同氏は、深海における圧縮空気エネルギー貯蔵（CAES）に関する過去の研究が、新たな戦略の探求にインスピレーションを与えたと指摘した。水素貯蔵。

現在のストレージ ソリューションの制限

現在、水素の貯蔵方法に応じて、いくつかの水素貯蔵オプションが利用可能です。

一例として、圧縮水素は特殊なタンクに高圧で保管する必要があり、液体水素は極低温で保管する必要があり、地下保管ソリューションは特定の地域によって異なります。

塩の洞窟や枯渇した天然ガス貯留層など、地域に依存する解決策の場合、この方法はあまり拡張性がありません。これは、水素貯蔵が必要な場所ではこれらの資源が地理的に利用できない可能性があるためです。

ハント博士と彼のチームによる HDPE パイプの使用は、これらのパイプが湖、貯水池、その他の水力発電貯蔵システムの底にすでに存在しているため、より広範囲に適用可能な方法です。

しかし、海底、川底、湖、その他の水域の水中の深さに関する情報が不十分なため、この選択肢を追求することは困難であることが判明しました。

ハント博士は、「主な問題は、湖や貯水池の深浅地形データが欠如していることだ。本質的に、このデータは海底や湖底の地形図を表し、水没地域の形状、特徴、構成に関する情報を提供するものである」と述べた。

HDPE パイプの目的

HDPE パイプの本当の目的は、水域の水管理です。農業、消費者のニーズ、排水など、さまざまな目的で水を輸送するために利用できます。

水中での高圧にも耐えられるよう作られているため耐久性に優れ、腐食や劣化にも強いので長期の使用に適しています。

さらに、これらのパイプの周りには砂利が追加され、パイプが安定し、水流によって動かないようにし、パイプのサポートとして機能します。

これらの要素は、HDPE パイプを水素貯蔵に使用する必要がある場合にも望ましいものです。

ストレージとしての HDPE パイプ

水素をこれらのパイプに上部から注入し、水をパイプ内に押し出すことができます。不必要な膨張や圧縮を避けるために、水素は一定の圧力で保管する必要があります。これは、パイプの上の水柱の圧力によって自然に達成されます。

内部の水素圧力を外部の水圧と同じレベルに維持することで、水素が膨張して配管にストレスを与えないようにするシステムです。

水位が変動し、その結果として水圧が変動した場合、圧力リリーフバルブが設置されて水と水素の両方の流れを調整し、パイプ内の圧力を安定に維持します。

大雨により水位が上昇すると、圧力が上昇します。このようなシナリオでは、圧力リリーフバルブを使用して水素を取り出し、過剰な水を入れて内部の圧力を維持します。パイプ。

これが機能するのは、水素が水に不溶であるためであり、このプロセスが水生生物に無害であり、環境への影響が最小限に抑えられます。

無限の可能性

研究者らは、提案されている貯蔵ソリューションの可能性を理解するために、カリフォルニア州のオロビル貯水池からのデータを使用しました。

彼らは、提案した方法を使用した水素貯蔵の平準化コストは、深さ 200 メートルで 1 年間で 1 キログラムあたり約 0.17 米ドルになることを発見しました。

さらに、この方法は太陽光発電よりもスペース効率が高く、保管に必要な面積が太陽電池パネルの設置に比べて約 38 分の 1 であることもわかりました。

さらに、この技術は優れた汎用性を示し、現在の水力発電インフラと互換性があります。また、貯水池内のさまざまな水位に対応できるため、水位が上昇したときに貯留容量が増加します。

研究者らは人工湖や貯水池のデータも利用した。

データは、湖や貯水池における世界の水素貯蔵容量が 15 PWh (ペタワット時) と推定されており、その内訳は天然の湖で 12 PWh、人工貯水池で 3 PWh であることを示しています。

カスピ海だけでもこの潜在力の半分以上 (6.4 PWh) を占めています。

「水力発電の貯留層や湖に水素を貯蔵できる可能性により、特にエネルギー需要（都市、工業地区）や再生可能エネルギー供給（太陽光発電、風力発電、水力発電所）の近くで、大規模な水素貯蔵が可能な場所が大幅に増加する。」とハント博士は言いました。

将来の水素経済

「湖や貯水池での砂利やパイプによる水素貯蔵は、長期水素貯蔵の競争力のある代替手段であり、将来の水素経済の発展をサポートできる」とハント博士は説明した。

この方法は既存のインフラストラクチャを使用するため、コスト効率が高くなります。さらに、水素は水に不溶であるため、このアプローチは環境リスクを引き起こしません。

しかしハント博士は、「環境への主な影響は、地下に大きなパイプラインが存在することだ」と指摘した。湖/貯水池貯水池の底の動植物を混乱させる可能性があります。」

この分野における包括的なデータが不足しているのは少々問題であり、ハント博士はこの分野が探求したい研究分野である可能性があるとほのめかしている。

「興味深い研究[トピック]は、大規模なシステムを実現するために考えられるすべてのオプションを組み合わせることです。水素地質学的、貯水池、湖、海洋の貯蔵庫を含む、1 つのデータベースに貯蔵されている」と彼は結論付けた。

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