새로운네이처커뮤니케이션즈공부하다, 연구진은 호수와 저수지 바닥에 위치한 기존 파이프를 활용하여 수소를 저장하는 새로운 방법을 제안합니다.

수소는 화석 연료를 대체할 유망한 대안으로 떠올랐습니다.에너지 생성여러 산업 분야에서.특히 물을 전기분해해 생산하는 그린수소에 주목한다.재생 가능 에너지 원태양, 바람, 공기처럼요.

그럼에도 불구하고, 그린 수소의 광범위한 채택은 주로 적절한 저장 솔루션의 부족으로 인해 어려움에 직면해 있습니다.

본 연구에서는 그린수소를 저장하는 수단으로 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 파이프의 사용을 권장합니다.HDPE 파이프는 호수, 저수지 또는 수력 발전 저장 시스템의 바닥에 사용됩니다.물 관리.

Phys.org는 이번 연구의 제1저자인 사우디아라비아의 킹 압둘라 과학 기술 대학교(KAUST)의 연구 과학자인 줄리안 데이비드 헌트(Julian David Hunt) 박사와 이야기를 나눴습니다.

그는 심해의 압축 공기 에너지 저장(CAES)에 대한 과거 연구 결과가 새로운 전략 탐구에 영감을 주었다고 지적했습니다.수소 저장.

현재 스토리지 솔루션의 한계

오늘날 수소 저장 방법에 따라 다양한 수소 저장 옵션이 제공됩니다.

예를 들어 압축수소는 고압의 특수탱크에 보관해야 하고, 액화수소는 극저온에서 보관해야 하며, 지하 저장 솔루션은 지역에 따라 다르다.

소금 동굴 및 고갈된 천연 가스 저장소와 같은 지역별 솔루션을 사용하면 이 방법의 확장성이 매우 낮습니다.이는 수소 저장이 필요한 곳에서는 이러한 자원을 지리적으로 이용할 수 없기 때문입니다.

Hunt 박사와 그의 팀의 HDPE 파이프 사용은 이 파이프가 이미 호수 바닥, 저수지 및 기타 수력 저장 시스템에 존재하기 때문에 보다 널리 적용 가능한 방법입니다.

그러나 이 옵션을 추구하는 것은 해저, 강바닥, 호수 및 기타 수역의 수중 깊이에 대한 정보가 부족하기 때문에 어려운 것으로 판명되었습니다.

헌트 박사는 "가장 큰 문제는 호수와 저수지의 수심 측량 데이터가 부족하다는 것"이라며 "기본적으로 이 데이터는 해저나 호수바닥의 지형도를 나타내며 침수 지역의 모양, 특징, 구성에 대한 정보를 제공한다"고 말했습니다.

HDPE 파이프의 목적

HDPE 파이프의 실제 목적은 수역의 물 관리입니다.농업, 소비자 요구, 배수 등 다양한 목적으로 물을 운반하는 데 활용될 수 있습니다.

소재는 수중 고압에도 견딜 수 있도록 제작되어 내구성이 뛰어나고, 부식과 열화에도 강해 장기간 사용에 적합합니다.

또한 파이프 주위에 자갈을 추가하여 파이프가 안정적이고 수류로 인해 움직이지 않도록 하며 파이프를 지지하는 역할을 합니다.

HDPE 파이프를 수소 저장에 사용해야 하는 경우에도 이러한 요소가 바람직합니다.

저장용 HDPE 파이프

수소는 상단에서 이 파이프에 주입되어 물을 파이프로 밀어낼 수 있습니다.불필요한 팽창이나 압축을 피하기 위해서는 수소를 특정 압력에서 저장해야 합니다.이는 파이프 위의 물기둥의 압력으로 인해 자연스럽게 달성됩니다.

시스템은 내부 수소 압력을 외부 수압과 동일한 수준으로 유지함으로써 수소가 팽창하여 파이프에 응력을 가하지 않도록 합니다.

수위와 그에 따른 수압이 변동하는 경우 압력 릴리프 밸브가 설치되어 물과 수소의 흐름을 조절하여 파이프의 압력을 일정하게 유지합니다.

폭우로 인해 수위가 상승하면 압력이 증가합니다.이러한 시나리오에서는 압력 릴리프 밸브를 사용하여 수소를 빼내고 과잉 물을 유입하여 내부의 압력을 유지합니다.파이프.

이는 수소가 물에 불용성이므로 이 과정이 수생 생물에 무해하고 환경에 미치는 영향을 최소화하기 때문에 가능합니다.

끝없는 가능성

연구원들은 제안된 저장 솔루션의 잠재력을 이해하기 위해 캘리포니아 오로빌 저수지의 데이터를 사용했습니다.

그들은 제안된 방법을 사용한 수소 저장의 균등화 비용이 연간 수심 200미터에서 킬로그램당 약 0.17달러에 달하는 것을 발견했습니다.

그들은 또한 이 방법이 태양광 발전보다 공간 효율적이며 태양광 패널 설치보다 저장 공간이 약 38배 더 적다는 것을 발견했습니다.

또한, 이 기술은 현재의 수력 발전 인프라와 호환될 수 있어 매우 다양한 용도로 활용될 수 있습니다.또한 저수지의 다양한 수위를 수용할 수 있으므로 수위가 높아지면 저장 용량이 늘어납니다.

연구진은 인공 호수와 저수지의 데이터도 사용했습니다.

데이터에 따르면 호수와 저수지의 전 세계 수소 저장 용량은 15PWh(페타와트시)로 추정되며, 이는 자연 호수의 12PWh, 인공 저수지의 3PWh로 구성됩니다.

카스피해만으로도 이러한 잠재력(6.4PWh)의 절반 이상을 나타냅니다.

"수력 발전 저수지와 호수에 수소를 저장할 가능성은 특히 에너지 수요(도시, 산업 지역) 또는 재생 에너지 공급(태양광, 풍력 및 수력 발전소)에 가까운 대규모 수소 저장 가능 위치를 크게 증가시킵니다."라고 헌트 박사가 말했습니다.

미래의 수소경제

Hunt 박사는 “호수와 저수지에 자갈과 파이프를 이용한 수소 저장은 장기적인 수소 저장을 위한 경쟁력 있는 대안이며 미래의 수소 경제 발전을 지원할 수 있습니다.”라고 설명했습니다.

이 방법은 기존 인프라를 사용하므로 비용 효율적입니다.더욱이, 수소는 물에 녹지 않기 때문에 이 접근법은 환경에 위험을 초래하지 않습니다.

그러나 헌트 박사는 “가장 환경에 미치는 영향은 지하에 대규모 파이프라인이 존재한다는 점”이라고 지적했다.호수/저수지이는 저수지 바닥의 동식물을 교란시킬 수 있습니다."

이 분야에 대한 포괄적인 데이터가 부족하다는 점은 약간의 문제이며, Hunt 박사는 이 분야가 자신이 탐구하고 싶은 연구 분야가 될 수 있다고 암시했습니다.

"흥미로운 연구 [주제]는 대규모 개발을 위해 가능한 모든 옵션을 결합하는 것입니다.수소지질학적, 저수지, 호수 및 해양 저장소를 포함하여 하나의 데이터베이스에 저장할 수 있습니다."라고 그는 결론지었습니다.

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