هل من الممكن استخدام مكامن النفط والغاز في تخزين الهيدروجين الأخضر تحت الأرض و تقليل التكاليف ؟

 قامت مجموعة من العلماء بقيادة جامعة دبلن في أيرلندا بتحليل آفاق و تكاليف تخزين الهيدروجين تحت الأرض ( Underground Hydrogen Storage (UHS) ) في التكوينات الجيولوجية لمكامن النفط والغاز و مامدى امكانية خفض التكاليف عند استخدامها.

و بالإضافة إلى مكامن النفط والغاز ، قم الباحثون كذلك بعمل التحليلات الفنية والاقتصادية لتخزين الهيدروجين في طبقات المياه الجوفية و الصخور المسامية وكهوف الملح. وذلك لما تتمتع به جميع هذه التكوينات الجيولوجية من المزايا العديدة فيما يتعلق بالسلامة مثل إحكام الغاز الجيد و توفر السماكة العالية لإغلاق الجدران و الأعماق الواسعة تحت السطح.

يوضح الرسم البياني عملية تخزين الهيدروجين تحت الأرض والذي تم انتاجه من مصادر الطاقة المتجددة

Image Source: Nicole Dopffel

وأشار الباحثون إلا أنه من الممكن أن يتم الاستفادة من نضج تقنيات التخزين الجيولوجي للغاز الطبيعي و ثاني أكسيد الكربون ، والتي مرت بعقود من البحث والتطوير. على الرغم من أن الهيدروجين H2 دائمًا ما يكون أكثر تفاعلًا كيميائيًا و بيولوجيًا وميكروبيًا، مما قد يخلق بعض التحديات الخاصة التي لم يتم تناولها و اختبارها من قبل في هذا المجال.

و علاوة على ذلك ، عند مقارنة تخزين الغاز الطبيعي التقليدي ، فإن تخزين الهيدروجين به مشاكل تسرب ، بسبب اللزوجة وحجم جزيء الهيدروجين والكثافة المنخفضة التي تتطلب ضغطًا أكبر و بالتالي تؤثر على سعة التخزين وبعض المتطلبات الخاصة. وهذا مايساعد في تقديم صورة عن المشاكل والتحديات اللازمة لتقديم الحلول من قبل قطاع البحث والتطوير في كل من قطاعي النفط والغاز و قطاع الهيدروجين.

تظهر الصورة منشأة لتخزين الغاز الطبيعي تحت الأرض في جمهورية التشيك بالقرب من مدينة ميلين

و  أظهرت التحليلات أن تكلفة تخزين الهيدروجين تعتمد بشكل كبير على تكلفة النقل والمراقبة والتخزين والحقن ، بالإضافة إلى الموقع و خصائصه الجيولوجية. في حين شملت التكاليف الرأسمالية ضغط الغاز وتركيب المحولات و الأنابيب وتركيب المحولات وحفر الآبار الجديدة وتركيب معدات رأس البئر.

و وجد الباحثون أن خزانات النفط و الغاز المستنفدة هي أرخص خيار لتخزين الهيدروجين حيث و صلت التكلفة المستوية ل 1.29 دولار / كجم ، في حين وصلت تكلفة تخزين الهيدروجين في الكهوف الصخرية أعلى تكلفة لتصل ل  2.77 دولار / كجم.

و كان الإنفاق الرأسمالي على مكامن الغاز والنفط هو الأدنى أيضًا لتصل تكلفته ل 0.73 دولار / كجم ، في حين شكلت الكهوف الملحية أعلى نفقات رأسمالية لتخزين الهيدروجين و الذي قدرها الباحثون ب 1.51 دولار / كجم. أما عن المصاريف التشغيلية أكد الأكاديميون أن مكامن النفط و الغاز هي الخيار الأرخص فقد قدرت ب 0.11 دولار / كجم  مقارنة بالكهوف الملحية والتي تكلف مايقارب 0.14 دولار / كجم ، مشيرين إلى أن مكامن الغاز الطبيعي المستنفد لها تكلفة إنشاء أقل مقارنة بخزانات النفط المستنفدة.

إن تناول مثل هذه الأفكار في مجال البحث والتطوير في قطاع الهيدروجين يفتح افاق مستقبلية عديدة  للباحثين والمطورين لحل التحديات وخلق أسواق استثمارية جديدة في الدول المنتجة للنفط والغاز الطبيعي. ولكن ندرة البيانات الاقتصادية الخاصة بمشاريع الهيدروجين الطبيعي و  غياب الكثير من التفاصيل عنها شكل عائق كبير للكثير من المهتمين بهذا المجال واستمر في عدم القدرة على عمل تحليلات تقنية اقتصادية قوية تعزز الاستثمار في هذا المجال في المستقبل القريب في العديد من البلدان. 

د. عبدالرحمن بابريك

جميع هذه النتائج للدراسة التي قدمها الباحثون نشرت في مجلة وقود الطاقة المستدامة رابط الدراسة للاطلاع :

Perspectives and prospects of underground   Hydrogen storage and natural hydrogen

🎯 لأول مرة على مستوى الوطن العربي – فرصة تدريبية في مجال البحث والتطوير لتقنيات الطاقة المتجددة