En un nuevo estudio de Nature Communications, los investigadores proponen un nuevo m\u00e9todo para el almacenamiento de hidr\u00f3geno utilizando tuber\u00edas existentes ubicadas en el fondo de lagos y embalses. El hidr\u00f3geno ha surgido como una alternativa prometedora a los combustibles f\u00f3siles para la generaci\u00f3n de energ\u00eda en varias industrias. El enfoque se centra especialmente en el hidr\u00f3geno verde, que se produce mediante la electr\u00f3lisis del agua utilizando fuentes de energ\u00eda renovables como la solar, la e\u00f3lica y el aire.<\/p>\n\n\n\n
Sin embargo, la adopci\u00f3n generalizada del hidr\u00f3geno verde ha enfrentado desaf\u00edos, principalmente debido a la falta de soluciones de almacenamiento adecuadas. Este estudio recomienda el uso de tuber\u00edas de polietileno de alta densidad (HDPE) como medio de almacenamiento de hidr\u00f3geno verde. Las tuber\u00edas de HDPE se utilizan en el fondo de lagos, embalses o sistemas de almacenamiento de energ\u00eda hidroel\u00e9ctrica para la gesti\u00f3n del agua.<\/p>\n\n\n\n
Phys.org habl\u00f3 con el primer autor del estudio, el Dr. Julian David Hunt, un cient\u00edfico investigador de la Universidad de Ciencia y Tecnolog\u00eda Rey Abdullah (KAUST) en Arabia Saudita. Se\u00f1al\u00f3 que su trabajo anterior sobre el almacenamiento de energ\u00eda de aire comprimido (CAES) en las profundidades marinas inspir\u00f3 su exploraci\u00f3n de nuevas estrategias para el almacenamiento de hidr\u00f3geno.<\/p>\n\n\n\n
Limitaciones de las soluciones de almacenamiento actuales Con soluciones que dependen de la regi\u00f3n, como cavernas de sal y dep\u00f3sitos de gas natural agotados, el m\u00e9todo no es muy escalable. Esto se debe a que estos recursos pueden no estar disponibles geogr\u00e1ficamente donde se necesita el almacenamiento de hidr\u00f3geno.<\/p>\n\n\n\n El uso de tuber\u00edas de HDPE por parte del Dr. Hunt y su equipo es un m\u00e9todo de aplicaci\u00f3n m\u00e1s amplia, ya que estas tuber\u00edas ya est\u00e1n presentes en el fondo de lagos, embalses y otros sistemas de almacenamiento de energ\u00eda hidroel\u00e9ctrica. Sin embargo, seguir con esta opci\u00f3n result\u00f3 complicado debido a la informaci\u00f3n insuficiente sobre las profundidades submarinas de los fondos oce\u00e1nicos, los lechos de los r\u00edos, los lagos y otros cuerpos de agua.<\/p>\n\n\n\n El Dr. Hunt dijo: “El problema principal es la falta de datos batim\u00e9tricos de lagos y embalses. B\u00e1sicamente, estos datos representan un mapa topogr\u00e1fico del fondo marino o del lago, que proporciona informaci\u00f3n sobre la forma, las caracter\u00edsticas y la composici\u00f3n de las \u00e1reas sumergidas”.<\/p>\n\n\n\n Prop\u00f3sito de las tuber\u00edas de HDPE Adem\u00e1s, se agrega grava alrededor de estas tuber\u00edas para garantizar que sean estables y no se muevan debido a las corrientes de agua, actuando como soporte para las tuber\u00edas. Estos factores tambi\u00e9n son deseables si se necesitan tuber\u00edas de HDPE para el almacenamiento de hidr\u00f3geno.<\/p>\n\n\n\n Tuber\u00edas de HDPE como almacenamiento Al mantener la presi\u00f3n interna del hidr\u00f3geno al mismo nivel que la presi\u00f3n del agua en el exterior, el sistema garantiza que el hidr\u00f3geno no se expanda y ejerza presi\u00f3n sobre las tuber\u00edas. Cuando los niveles de agua y, en consecuencia, la presi\u00f3n del agua fluct\u00faan, se colocan v\u00e1lvulas de alivio de presi\u00f3n para ajustar el flujo tanto de agua como de hidr\u00f3geno, manteniendo as\u00ed una presi\u00f3n constante en las tuber\u00edas.<\/p>\n\n\n\n Si las fuertes lluvias hacen que el nivel del agua suba, esto provocar\u00e1 un aumento de la presi\u00f3n. En tal escenario, se utilizan v\u00e1lvulas de alivio de presi\u00f3n para extraer el hidr\u00f3geno, dejando entrar el exceso de agua para mantener la presi\u00f3n en la tuber\u00eda. Esto solo funciona porque el hidr\u00f3geno es insoluble en agua, lo que hace que este proceso sea inofensivo para la vida acu\u00e1tica y minimiza el impacto ambiental.<\/p>\n\n\n\n Posibilidades infinitas Descubrieron adem\u00e1s que el m\u00e9todo es m\u00e1s eficiente en t\u00e9rminos de espacio que la generaci\u00f3n de energ\u00eda solar, ya que requiere unas 38 veces menos \u00e1rea para el almacenamiento que para la instalaci\u00f3n de paneles solares. Adem\u00e1s, esta tecnolog\u00eda demuestra una gran versatilidad, lo que la hace compatible con la infraestructura hidroel\u00e9ctrica actual. Tambi\u00e9n puede adaptarse a diferentes niveles de agua en los embalses, lo que aumenta la capacidad de almacenamiento cuando esos niveles aumentan.<\/p>\n\n\n\n Los investigadores tambi\u00e9n utilizaron datos de lagos y embalses artificiales. Los datos indican que la capacidad global de almacenamiento de hidr\u00f3geno en lagos y embalses se estima en 15 PWh (petavatios-hora), que comprenden 12 PWh en lagos naturales y 3 PWh en embalses artificiales. El mar Caspio por s\u00ed solo representa m\u00e1s de la mitad de este potencial (6,4 PWh).<\/p>\n\n\n\n “La posibilidad de almacenar hidr\u00f3geno en embalses y lagos de energ\u00eda hidroel\u00e9ctrica aumenta sustancialmente las posibles ubicaciones para el almacenamiento de hidr\u00f3geno a gran escala, especialmente cerca de la demanda de energ\u00eda (ciudades, distritos industriales) o el suministro de energ\u00eda renovable (plantas solares, e\u00f3licas e hidroel\u00e9ctricas)”, dijo el Dr. Hunt.<\/p>\n\n\n\n La futura econom\u00eda del hidr\u00f3geno Dado que el m\u00e9todo utiliza la infraestructura existente, es rentable. Adem\u00e1s, dado que el hidr\u00f3geno es insoluble en agua, este enfoque no plantea ning\u00fan riesgo ambiental.<\/p>\n\n\n\n Sin embargo, el Dr. Hunt se\u00f1al\u00f3 que “el principal impacto ambiental es la existencia de grandes tuber\u00edas en el fondo del lago\/embalse, que podr\u00edan alterar la fauna y la flora en el fondo del embalse”.<\/p>\n\n\n\n La falta de datos exhaustivos en esta \u00e1rea es un problema, y \u200b\u200bel Dr. Hunt insinu\u00f3 que podr\u00eda ser un \u00e1rea de investigaci\u00f3n que le gustar\u00eda explorar.<\/p>\n\n\n\n “Un tema de investigaci\u00f3n interesante ser\u00eda combinar todas las opciones posibles para el almacenamiento de hidr\u00f3geno a gran escala en una base de datos, incluidos los datos geol\u00f3gicos, de reservorios, de lagos y de almacenamiento oce\u00e1nico”, concluy\u00f3.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>En la actualidad, existen varias opciones de almacenamiento de hidr\u00f3geno que var\u00edan seg\u00fan el m\u00e9todo de almacenamiento. Por ejemplo, el hidr\u00f3geno comprimido debe mantenerse en tanques especializados a alta presi\u00f3n, el hidr\u00f3geno l\u00edquido debe almacenarse a temperaturas extremadamente bajas y las soluciones de almacenamiento subterr\u00e1neo dependen de la regi\u00f3n espec\u00edfica.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>El verdadero prop\u00f3sito de las tuber\u00edas de HDPE es la gesti\u00f3n del agua en los cuerpos de agua. Se pueden utilizar para transportar agua para una variedad de prop\u00f3sitos, incluida la agricultura, las necesidades de los consumidores y el drenaje. El material est\u00e1 hecho para soportar altas presiones bajo el agua, lo que lo hace muy duradero y tambi\u00e9n es resistente a la corrosi\u00f3n y la degradaci\u00f3n, lo que lo hace adecuado para un uso a largo plazo.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>El hidr\u00f3geno se puede inyectar en estas tuber\u00edas desde la parte superior, empujando el agua hacia las tuber\u00edas. El hidr\u00f3geno debe almacenarse a una presi\u00f3n determinada para evitar una expansi\u00f3n o compresi\u00f3n innecesarias. Esto se consigue de forma natural gracias a la presi\u00f3n de la columna de agua sobre las tuber\u00edas.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Los investigadores utilizaron datos del embalse de Oroville en California para comprender el potencial de la soluci\u00f3n de almacenamiento propuesta. Descubrieron que el costo nivelado del almacenamiento de hidr\u00f3geno utilizando su m\u00e9todo propuesto ascend\u00eda a alrededor de 0,17 USD por kilogramo a una profundidad de 200 metros en un a\u00f1o.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>“El almacenamiento de hidr\u00f3geno con grava y tuber\u00edas en lagos y embalses es una alternativa competitiva para el almacenamiento de hidr\u00f3geno a largo plazo y puede apoyar el desarrollo de futuras econom\u00edas del hidr\u00f3geno”, explic\u00f3 el Dr. Hunt.<\/p>\n\n\n\n