INTRODUCCIÓN
En base a las previsiones expresadas por varios organismos e instituciones (IEA, IRENA, DNV, Bloomberg, etc), la demanda de hidrógeno crecerá de forma relevante durante las próximas décadas, inicialmente más ligado a los usos actuales como materia prima y, a partir de la década de 2030, desarrollándose de forma relevante en los usos ligados a la energía (DNV, 2022).
En este contexto, el almacenamiento de hidrógeno a mediana y gran escala va a tomar cada vez mayor relevancia dentro del mercado del hidrógeno.
Así, según una gran cantidad de estudios, el almacenamiento subterráneo es la forma más económica de almacenar grandes cantidades de hidrógeno para su posterior distribución. (Tanay Sidki Uyar, 2020)
En relación con las posibilidades de almacenamiento subterráneo de hidrógeno, existe literatura donde se han analizado una amplia variedad de opciones:
- Cavernas de sal
- Medios porosos (reservas agotadas de hidrocarburos, acuíferos)
- Minas abandonadas y cavernas artificiales en roca
OBJETIVOS
El objetivo principal es poner de manifiesto la idoneidad del almacenamiento subterráneo como forma de almacenamiento de hidrógeno a gran escala, considerando las diferentes tecnologías de existentes y analizando las ventajas, inconvenientes y grado de madurez de cada una de ellas.
DESARROLLO DEL ESTUDIO
Las opciones de almacenamiento subterráneo descritas dependen fundamentalmente de las condiciones geológicas de los lugares en que se vaya a llevar a cabo este almacenamiento. En el estudio se realiza una síntesis de todas ellas en relación con su funcionamiento, rendimiento y potencial en base a las ventajas e inconvenientes detectados, con el fin de proporcionar una visión general del estado de esta tecnología. (Kruck, Crotogino, Prelicz, & Rudolph, 2013)
En relación a la viabilidad de las diferentes opciones, actualmente existen en operación almacenamientos de hidrógeno en cavernas salinas, mientras que, para el resto de opciones, únicamente hay en marcha proyectos de investigación.
CAVERNAS DE SAL
- DESCRIPCIÓN DE LA TECNOLOGÍA
Las cavernas salinas son cavidades creadas artificialmente en depósitos de sal. Sus dimensiones deben adaptarse a las características de la capa de sal, y las presiones están principalmente influidas por la profundidad a la que se encuentran.
Estas cavernas pueden encontrarse a unas profundidades de entre 200 y 2.000 m y tener una altura de entre 100 y más de 300 metros, lo que puede llevar a almacenar el hidrógeno a presiones superiores a 200 bar. Así, se pueden encontrar cavernas de gran variedad de tamaños, desde los 50.000 m3 hasta más de 1.000.000 m3.
- VENTAJAS
Impermeabilidad al hidrógeno
Baja reactividad
Capacidad de sellado debido a la plasticidad de la sal
Permite múltiples ciclos de inyección-extracción
Tecnología en uso
- INCONVENIENTES
Identificación de las ubicaciones precisas para la construcción de la caverna
Costes de construcción de la caverna
MEDIOS POROSOS
- DESCRIPCIÓN DE LA TECNOLOGÍA
Los medios porosos incluyen reservas agotadas de hidrocarburos y acuíferos, que se encuentran en cavidades naturales, que se convierten en trampas geológicas donde es posible almacenar el hidrógeno.
Estos depósitos pueden encontrarse a unas profundidades de entre 200 y 4.000 m con unos tamaños de hasta más de 1.000.000.000 m3.
- VENTAJAS
Pueden ofrecer capacidades de almacenamiento mayores que las cavernas de sal
Localizaciones ya conocidas y no es necesaria la construcción de cavidades
- INCONVENIENTES
Existen numerosas incertidumbres en relación al comportamiento del hidrógeno en el interior, particularmente en lo concerniente a la reactividad e impermeabilidad de los medios porosos en relación con el hidrógeno
No hay experiencia previa
MINAS ABANDONADAS Y CAVERNAS ARTIFICIALES EN ROCA
- DESCRIPCIÓN DE LA TECNOLOGÍA
Son cavidades en roca, bien como parte minas abandonadas o bien como cavernas horadadas y revestidas.
Las características geométricas de las minas abandonadas dependen de la excavación previamente existente; en el caso de las cavernas de roca revestidas, las profundidades pueden ser de hasta unos 200 m con volúmenes físicos de unos 20.000lm3 hasta 100.000 m3.
- VENTAJAS
Impermeabilidad y baja reactividad
Estabilidad de las cavidades
Moderados costes de operación
- INCONVENIENTES
Elevados costes de construcción
No hay experiencia previa
INSTALACIONES EN OPERACIÓN O PROYECTOS EN CURSO
| PROYECTO | TIPO | UBICACIÓN | ESTADO |
| Clemens Dome | Caverna salina | EE.UU. | En operación |
| Moss Bluff | Caverna salina | EE.UU. | En operación |
| Spindle Top | Caverna salina | EE.UU. | En operación |
| Teeside | Caverna salina | UK | En operación |
| Hypster | Caverna salina | Francia | Investigación |
| HyGéo | Caverna salina | Francia | Investigación |
| H2Cast | Caverna salina | Alemania | Investigación |
| HyCAVMobil | Caverna salina | Alemania | Investigación |
| HyStock | Caverna salina | Países Bajos | Investigación |
| HyUSPRe | Medios porosos | UE | Investigación |
| Hyunder | Medios porosos / Caverna salina | UE | Finalizado (proyecto) |
| Hystories | Medios porosos / Caverna salina | UE | Finalizado (proyecto) |
| Sun Storage | Medios porosos | Austria | Investigación |
| Undergy | Medios porosos | España | Investigación |
| HyBRIT | Caverna en roca | Suecia | Investigación |
RESULTADOS Y CONCLUSIONES
El almacenamiento de hidrógeno a gran escala se convierte en un eslabón estratégico en la cadena de valor del hidrógeno y de la estrategia energética europea.
Aunque existen tecnologías de almacenamiento subterráneo de hidrógeno en funcionamiento en varios lugares del mundo desde hace décadas, estas se circunscriben a cavernas salinas y a cuatro ubicaciones en EE.UU y UK.
Es necesario profundizar en el estudio de las diferentes opciones de almacenamiento subterráneo existentes, algo que se está llevando a cabo a través de numerosos proyectos de investigación en diferentes etapas, para resolver las incertidumbres existentes, particularmente en relación al comportamiento del hidrógeno y su interacción con el medio de almacenamiento.
REFERENCIAS
Anna S Lord, Peter H Kobos, & David J Borns. (2014). Geologic storage of hydrogen: Scaling up to meet city transportaton demands. International journal of hydrogen energy.
DNV. (2022). Hydrogen Forecast to 2050.
Hydrogen TCP-Task 42. (2023). Underground Hydrogen Storage: Technology Monitor Report.
Hyunder. (2014). Assessment of the Potential, the Actors and Relevant Business Cases for Large Scale and Long Term Storage of Renewable Electricity by Hydrogen Underground Storage in Europe.
Kruck, O., Crotogino, F., Prelicz, R., & Rudolph, T. (2013). Overview on all Known Underground Storage Technologies for Hydrogen. Hyunder.
N. Heinemann, J. Alcalde, J. M. Miocic, S. J. T. Hangx, J. Kallmeyer, & C. Ostertag-Henning. (2021). Enabling large-scale hydrogen storage in porous media – the scientific challenges. Energy & Environmental Science, 12.
Olaf Kruck, & Fritz Crotogino. (2013). Benchmarking of Selected Storage Options – “Assessment of the potential, the actors and relevant business cases for large scale and seasonal storage of renewable electricity by hydrogen underground storage in Europe”. Project Hyunder.
Radosław Tarkowski, & Grzegorz Czapowski. (2018). Salt domes in poland–potential sites for hydrogen storage. International Journal of Hydrogen Energy.
Tanay Sidki Uyar. (2020). Accelerating the Transition to a 100% Renewable Energy Era. Springer.
