塩の洞窟に水素を貯蔵すれば、生産量が増加するにつれて課題の解決に役立つ可能性がある

天然ガスですでに使用されている方法を適応させることは、小規模タンクを使用するよりも安全で持続可能な可能性があると研究者は述べています。

2023 年 4 月 25 日 ジェフ・マクマスター著

ハッサン・デガンプール氏（左）と彼のチームは、アルバータ州で水素生産が増加するにつれて、より多くの貯蔵容量のニーズを満たすために、地下の塩の洞窟に数千トンの水素を貯蔵する可能性を模索している。 （写真：提供）

アルバータ州の水素ロードマップの主要目標である水素の生産を拡大するには、同州に大量の燃料を保管する場所が必要となる。

石油工学研究者のハッサン・デガンプール氏は、解決策があるかもしれないと語る。それは、それぞれに2,000トン以上の圧縮ガスを収容できる巨大な地下塩の洞窟だ。

Dehghanpour氏と彼のチームは、その可能性を探るためにAlberta Innovatesの水素センター・オブ・エクセレンスから50万ドルを受け取り、業界パートナーである自然科学工学研究評議会およびMitacs Accelerate Grant Programから少なくともさらに50万ドルを受け取った。

「私の知る限り、私たちは水素貯蔵用の塩岩を試験するカナダ初の研究所になります」とデガンプール氏は言います。 研究室ですべてがうまくいけば、数年以内に実地試験が始まり、約5年後には貯蔵洞窟が稼働するだろうと同氏は付け加えた。

水素ロードマップによると、水素の世界市場は、特に北米、アジア太平洋地域、ヨーロッパで、2050 年までに年間 2 兆 5,000 億ドル以上の価値があると推定されています。

アルバータ州は、脱炭素化を目指す地元市場や世界の他の地域にとって主要な燃料供給源となることを目指していると同時に、アルバータ州自身の二酸化炭素排出量も削減することを目指しています。 アスファルトから合成原油への精製に数十年にわたって使用されてきたことから、同州はすでにカナダ最大の水素生産国となっている。

過去50年間、アルバータ州の100以上の塩の洞窟が天然ガスやその他の炭化水素の貯蔵にすでに使用されてきたが、水素には独特の課題があるとデガンプール氏は言う。 その分子はより小さく、すべての元素の中で最も小さいため、潜在的に洞窟の壁を貫通する能力が高く、ガスの爆発性も高くなります。

Dehghanpour 氏は、水圧破砕業界で何年も働いた後、彼と業界パートナーは天然ガス洞窟を水素に再利用できると確信していると語ります。 大規模な水素製造への移行に伴い、需要と供給の変動を防ぐために十分な貯蔵容量が重要となります。

「将来的に風力や太陽光からのグリーン電力を水素に変換すれば、おそらく夏の間、住宅の暖房にそれほど多くは必要なくなります。余剰分はどこかに送らなければなりません。」

最初の課題は、最適な洞窟の適切なサイズ、形状、深さを決定することです。洞窟の中には、深さ最大 2 キロメートル、直径最大 60 メートル、高さ最大 80 メートルのものもあります。 これらすべてが周囲の岩石の応力と間隙水圧に影響を与えます。

「水素が洞窟の壁から漏れ出て、塩水や他の鉱物と反応して汚染を引き起こす可能性がないようにしなければなりません」とデガンプール氏は言う。

彼のチームは、塩の洞窟に似た条件をシミュレートする研究室でコアサンプルをテストすることから始めます。

「私たちは問題を知る必要があり、そうすれば解決策を見つけることができます。 たとえば、岩石の漏れ速度がわかれば、それを最小限に抑えるために注入圧力と取り出し速度を制御できます。」

デガンプール氏は、業界パートナーであるKeyera社やCenovus Energy社、そして洞窟の坑井の周囲をより密閉するために添加剤を使用する油井セメンティング会社であるSanjel社と緊密に連携する予定だが、これは「設計の重要な部分だ」と同氏は言う。 パートナーは、データ、コアサンプル、既存の洞窟へのアクセスなど、プロジェクトに直接資金と現物資金の両方を提供します。

デガンプール氏は、各塩の洞窟の初期コストを約 2,000 万ドルと見積もっており、運用開始後のコストは最小限に抑えられます。