• Depozitarea combustibilului în cavernele de sare nu este o noutate, dar rolul crescând al hidrogenului în decarbonizare a revitalizat interesul pentru concept
• Proiectul Advanced Energy Storage din Utah își propune să construiască cea mai mare unitate de stocare din lume pentru 1.000 de megawati de energie curată, parțial prin introducerea hidrogenului în caverne subterane de sare
• Conceptul câștigă rapid avânt în Europa

La aproximativ 130 de mile sud de Salt Lake City, inginerii lucrează la ceea ce va deveni o cavitate uriașă în pământ. Este o formațiune geologică cunoscută sub numele de cupolă de sare, o coloană de sare înconjurată de straturi sedimentare și, atunci când este umplută cu hidrogen, ar putea deveni unul dintre cele mai mari rezervoare de energie regenerabilă din lume, potrivit CNBC.

Incendiile istorice care au devastat California în acest an au evidențiat îngrijorările legate de schimbările climatice și de modul în care putem face societatea durabilă. Statul american își propune să își furnizeze tot necesarul de energie din energie regenerabilă curată până în 2045, iar guvernatorul Gavin Newsom a declarat recent că vânzările de autoturisme și camioane noi alimentate cu benzină se vor încheia până în 2035. Având o foaie de parcurs aprobată de autoritatea de reglementare a statului, California va avea nevoie de aproape 25 de gigawați pentru o nouă capacitate regenerabilă, inclusiv aproximativ 8.900 de megawați de stocare, până în 2030. Proiectul Utah ar putea contribui la îndeplinirea acestor obiective.

Proiectul va contribui, de asemenea, la soluționarea unei probleme legate de producția de energie regenerabilă: energia bazată pe combustibili fosili trebuie utilizată imediat, deoarece rețelele nu dispun de capacitate de stocare, ceea ce poate însemna reducerea surselor regenerabile de energie în perioade de cerere redusă. Având la dispoziție rezerve de energie regenerabilă pe scară largă, se poate accelera trecerea la energie curată. Dacă fostul vicepreședinte Joe Biden va fi ales președinte, el ar putea canaliza până la 1,7 trilioane de dolari pe parcursul a 10 ani în măsuri de stimulare a surselor regenerabile de energie și de accelerare a adoptării vehiculelor electrice.

Hidrogenul verde este hidrogen produs cu energie regenerabilă și zero emisii. Odată cu scăderea costului surselor regenerabile de energie, cum ar fi energia solară, hidrogenul verde este promovat ca o parte a mixului energetic care va duce la decarbonizare, cu aplicații variind de la surse de alimentare pentru consumatori și industriale până la transport și zboruri spațiale. Până în 2050, cererea SUA de hidrogen ar putea sări de la 22 milioane la 41 milioane tone metrice pe an, în creștere față de 10 milioane astăzi, potrivit unui studiu publicat luna aceasta de Laboratorul Național de Energii Regenerabile al Departamentului Energiei din SUA.

După decenii de încercări, tehnologia hidrogenului este pregătită să ia avant, datorită costurilor de producție în scădere, îmbunătățirilor tehnologice și o direcţie globală către durabilitate, potrivit Bank of America. Firma consideră că acest lucru va genera venituri directe de 2,5 trilioane de dolari – sau 4 trilioane de dolari dacă se numără veniturile din produsele asociate, cum ar fi vehiculele cu celule de combustibil -, potențialul total al pieței ajungând la 11 trilioane de dolari până în 2050.

Firmele majore precum BP, Siemens Energy, Shell și Air Liquide sunt interesate de producția de hidrogen verde, dar o parte a provocării constă în stocarea energiei pentru a putea fi folosită atunci când este nevoie. Acolo poate ajuta un proiect precum ACES.

Săpături în pământ

„California a redus între 150.000 și 300.000 MWh de energie regenerabilă în exces pe lună până în primăvara anului 2020, totuși a cunoscut primele întreruperi în august, deoarece rețeaua nu a beneficiat de energie”, spune Paul Browning, CEO al MHPS Americas. „Proiectele de stocare a energiei de lungă durată, precum ale noastre, sunt concepute pentru a transfera excesul de energie de la perioadele de exces de aprovizionare, cum ar fi California în primăvară, la perioadele de insuficiență, cum ar fi California la sfârșitul verii, sunt esențiale pentru a ne asigura că evenimente similare sunt evitate pe măsură ce continuăm să face pași semnificativi către decarbonizarea profundă.”

Depozitarea combustibilului în cavernele de sare nu este nouă, dar rolul crescând al hidrogenului în decarbonizare a revitalizat interesul pentru concept. Rezerva Strategică de Petrol din SUA a depozitat mult timp țiței brut de urgență în caverne subterane de sare de pe coasta Golfului și s-a observat că acestea costă de 10 ori mai puțin decât tancurile de la suprafață și de 20 de ori mai puțin decât minele de roci dure. Rezerva SUA are 60 de caverne enorme, de obicei de 200 de picioare în diametru și 2500 de picioare înălțime, și una „suficient de mare pentru ca Turnul Willis din Chicago să se potrivească în interior”.

Cavernele pot fi create în cupole de sare prin forarea în cupola de sare și injectarea rocii cu apă, care dizolvă sarea. Saramura rezultată este extrasă, lăsând o cavitate mare. Următorul pas este depozitarea hidrogenului în cavernă. Electrolizatorii cu hidrogen pot transforma apa în hidrogen folosind energie regenerabilă din surse solare și din alte surse. Hidrogenul poate fi apoi stocat și reconvertit în electricitate atunci când este necesar.

În proiectul ACES, unii vor alimenta proiectul adiacent Intermountain Power Project, o centrală pe cărbune operată de Departamentul de apă și energie din Los Angeles, care va fi transformată în hidrogen și gaz natural, care produce aproape jumătate din dioxidul de carbon al cărbunelui, prin 2025. Este programat să fie tot hidrogen verde până în 2045. Dacă faza inițială a proiectului va avea succes, capacitatea vastă a cupolei de sare ar putea fi exploatată în continuare.

Ambițiile europene

În ciuda potențialului lor de stocare, a costului de funcționare scăzut și a faptului că distribuția subterană a sării este bine cunoscută, puţine caverne de sare au fost create pentru a stoca hidrogenul. Cu toate acestea, conceptul câștigă rapid avânt în Europa, unde Comisia Europeană spune că ponderea hidrogenului în mixul energetic al Europei crește de la sub 2% în 2019 la 13-14% până în 2050.

Finanțată de guvernul german, alianța HYPOS, a peste 100 de companii și instituții își propune să construiască o cavernă de sare în Triunghiul chimic central german din Saxonia-Anhalt, cu aproximativ 150.000 MWh de energie din hidrogenul generat de energia eoliană. Autoritățile de reglementare revizuiesc acum planurile și, atunci când umplerea va începe în 2023 sau 2024, ar putea fi prima cavernă de stocare a hidrogenului din Europa continentală, potrivit lui Stefan Bergander, manager de proiect HYPOS. Între timp, companiile franceze Teréga și Hydrogène au fost de acord să lanseze proiectul pilot HyGéo într-o peșteră sărată dezafectată din regiunea Nouvelle-Aquitaine din sud-vestul Franței; va stoca aproximativ 1,5 GWh de energie, suficient pentru 400 de gospodării pe an.

„Depozitarea subterană, în peșterile sărate sau în medii poroase (adică în acvifere sau în zăcăminte de petrol și gaze epuizate) este singura modalitate de a face față capacităților mari de stocare”, spune Louis Londe, director tehnic la Geostock, o companie franceză specializată în depozitare subterană. Acesta a adăugat: „Multe proiecte de peșteri de hidrogen pentru stocarea energiei înfloresc în Europa. În prezent, acestea se află în stadiul de proiectare. Nu este surprinzător că țările de frunte sunt cele în care sarea este cea mai prezentă: Germania, Marea Britanie, Irlanda, Franța, Olanda.”

Europa are suficiente formațiuni de sare pentru a stoca teoretic aproximativ 85 petawatt-oră de energie pe bază de hidrogen, potrivit unui studiu publicat anul acesta în Jurnalul Internațional de Energie a Hidrogenului. Cifra este ipotetică și nu ține cont de economie, dar, de exemplu, 1 PWh de hidrogen este suficient pentru a furniza cererea actuală de energie electrică din Germania pentru un an întreg, spune Dilara Gulcin Caglayan, autorul principal al studiului și om de știință la Centrul german de cercetare Forschungszentrum Jülich’s Institute of Energy and Climate Research.

„Calculele noastre arată că, fără implementarea cavernelor de sare cu hidrogen, nu există o cale optimă din punct de vedere al costurilor pentru a ne atinge obiectivele climatice”, spune directorul adjunct al institutului, Martin Robinius, coautor al studiului. „Până în 2040, vom avea nevoie de multe caverne de  sare cu hidrogen, dar dacă nu începem să le construim acum, nu le vom putea construi la scară pentru a atinge aceste obiective.”

Ca parte a obiectivului de a fi neutră din punct de vedere climatic până în 2050, Comisia Europeană a elaborat recent o foaie de parcurs pentru hidrogen, afirmând că implementarea rapidă și pe scară largă a hidrogenului curat este esențială pentru reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră cu cel puțin jumătate până în 2030, adăugând: „Investițiile în hidrogen vor favoriza creșterea durabilă și ocuparea forței de muncă, care vor fi esențiale în contextul redresării din criza COVID-19”.

„Problema stocării este, desigur, cheia realizării tranziției energetice și, în acest sens, hidrogenul și tehnologiile cu hidrogen au un rol esențial de jucat”, spune Jorgo Chatzimarkakis, secretar general al Hydrogen Europe, o alianță de aproximativ 250 de companii și organizații de cercetare care a cerut investiții de recuperare după Covid-19 de 55 miliarde EUR (65 miliarde USD) în depozitarea peșterilor sărate până în 2030 pentru a construi o capacitate de hidrogen de 3 milioane tone metrice. „Facilitățile de stocare pe scară largă a hidrogenului, în special cavernele sărate și, eventual, câteva câmpuri de gaz goale, trebuie să facă parte din infrastructura hidrogenului.”