소금 동굴에 수소를 저장하면 생산량이 증가함에 따라 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다.

천연가스에 이미 사용되는 방식을 적용하는 것이 소규모 탱크를 사용하는 것보다 더 안전하고 지속 가능하다고 연구원은 말합니다.

2023년 4월 25일 제프 맥마스터(Geoff McMaster)

Hassan Dehghanpour(왼쪽)와 그의 팀은 앨버타에서 수소 생산량이 증가함에 따라 더 많은 저장 용량에 대한 요구를 충족하기 위해 지하 소금 동굴에 수천 톤의 수소를 저장할 가능성을 모색하고 있습니다. (사진: 제공)

앨버타 수소 로드맵의 주요 목표인 수소 생산 규모를 확대하려면 주에는 대량의 연료를 저장할 장소가 필요합니다.

석유 공학 연구원인 Hassan Dehghanpour는 해결책이 있을 수 있다고 말했습니다. 각각 2,000톤 이상의 압축 가스를 담을 수 있는 거대한 지하 소금 동굴입니다.

Dehghanpour와 그의 팀은 가능성을 탐구하기 위해 Alberta Innovates의 수소 우수 센터로부터 500,000달러를 받았으며, 업계 파트너, 자연 과학 및 공학 연구 위원회 및 Mitacs Accelerate Grants 프로그램으로부터 최소 500,000달러를 추가로 받았습니다.

Dehghanpour는 “내가 아는 한, 우리는 수소 저장을 위해 염암을 테스트하는 캐나다 최초의 실험실이 될 것입니다.”라고 말합니다. 실험실에서 모든 것이 순조롭게 진행된다면 현장 시험은 2년 안에 시작될 것이며 약 5년 안에 저장 동굴이 가동될 것이라고 덧붙였습니다.

수소 로드맵(Hydrogen Roadmap)에 따르면, 전세계 수소 시장은 2050년까지 특히 북미, 아시아 태평양 지역 및 유럽에서 연간 2조 5천억 달러 이상의 가치가 있을 것으로 추산됩니다.

앨버타는 탈탄소화를 열망하는 지역 시장과 세계 다른 지역을 위한 선도적인 연료 공급원이 되는 동시에 자체 탄소 배출량도 줄이는 것을 목표로 하고 있습니다. 이 지역은 수십 년 동안 역청을 합성 원유로 업그레이드하는 데 사용되어 온 캐나다 최대의 수소 생산지입니다.

지난 50년 동안 앨버타에 있는 100개 이상의 소금 동굴은 이미 천연 가스 및 기타 탄화수소를 저장하는 데 사용되었지만 수소는 독특한 과제를 안고 있다고 Dehghanpour는 말합니다. 그 분자는 모든 원소 중에서 가장 작기 때문에 잠재적으로 동굴 벽을 더 잘 관통할 수 있으며 가스는 더 폭발적입니다.

Dehghanpour는 수압파쇄 산업에서 수년을 보낸 후 자신과 업계 파트너가 천연가스 동굴을 수소용으로 재활용할 수 있다고 확신한다고 말했습니다. 대규모 수소 생산으로의 전환에 따라 수요와 공급의 변동에 대비하려면 충분한 저장 용량이 중요합니다.

"만약 우리가 풍력과 태양광의 녹색 전력을 수소로 전환한다면 아마도 여름 동안 주거용 난방을 위해 그다지 많이 필요하지 않을 것입니다. 초과분은 다른 곳으로 보내야 합니다."

첫 번째 과제는 최적의 동굴에 적합한 크기, 모양 및 깊이를 결정하는 것입니다. 그 중 일부는 깊이가 최대 2km, 직경이 최대 60m, 높이가 최대 80m입니다. 이 모든 것이 주변 암석의 응력과 간극압에 영향을 미칩니다.

Dehghanpour는 “수소가 동굴 벽을 통해 새어나와 염수 및 기타 광물과 반응하여 잠재적으로 오염을 일으킬 수 없도록 해야 합니다.”라고 말했습니다.

그의 팀은 소금 동굴과 유사한 조건을 시뮬레이션할 실험실에서 핵심 샘플을 테스트하는 것으로 시작합니다.

“우리는 문제를 알아야 해결책을 찾을 수 있습니다. 예를 들어 암석의 누출 속도를 알면 주입 압력과 회수 속도를 제어하여 이를 최소화할 수 있습니다.”

Dehghanpour는 업계 파트너인 Keyera 및 Cenovus Energy, 그리고 "설계의 중요한 부분"인 동굴 유정 주변을 더욱 단단히 밀봉하기 위해 첨가제를 사용하는 유정 접합 회사인 Sanjel과 긴밀히 협력할 것이라고 그는 말합니다. 파트너는 데이터, 핵심 샘플 및 기존 동굴에 ​​대한 접근을 포함하여 프로젝트에 대한 직접 및 현물 자금을 제공할 것입니다.

Dehghanpour는 각 소금 동굴의 초기 비용을 약 2천만 달러로 추산하며 일단 운영되면 비용은 최소화됩니다.