Carbon dioxide as cushion gas in hydrogen storage caverns- Feasibility study

摘要

Die Reduzierung der Kohlenstojfdioxid-Emissionen(CO,)kann auf zwei verschiedene Weisen erreicht werden: Entweder wird der Ausstoss durch den Ausbau erneuerbarer Energien verringert oder das CO2 am Ort seiner Entstehung abgeschieden.Letzteres erfordert die anschliessende unterirdische Einlagerung(Carbon Capture and Storage,CCS).Dies kann mit der unterirdischen Speicherung von Wasserstoff(H2)kombiniert werden.Wasserstoff verursacht keine CO2-Emissionen,wenn es mit Hilfe erneuerbarer Energien gewonnen wird,und kann in grossen Mengen in Salzkavernen oder porosen Formationen gespeichert werden.Untergrundspeiche-rung ist Stand der Technik und wird in Deutschland seit mehreren Jahrzehnten fur Erdgas praktiziert.In letzter Zeit haben einige Unternehmen begonnen,die Speicherung von Wasserstoff zu erforschen.Ziel ist,die Energiespitzen der erneuerbaren Energien,wie Wind- und Solarkraft,abzupuffern.Die Um- Wandlung der elektrischen Energie in Wasserstoff und anschliessende Speicherung erfordert spezielle oberirdische Anlagen.Trotz der damit verbundenen hohen Investitionen und technischen Herausforderungen wird die Untergrundspeicherung eine entscheidende Bedeutung im Zuge der Energiewende haben.Zu den grossten Herausforderungen zahlt der erhohte Bedarf an Kissengas bei der Speicherung von Wasserstoff.Kissengas verbleibt dauerhaft im Speicher,tragt nicht zur Abpujferung bei und ist daher als einmalige Investition anzusehen.Um dieses Problem zu losen,ist in Porenspeichern theoretisch der Einsatz eines anderen Gases moglich.Wir schlagen hierfur CO2 vor und haben bereits erste Simulationen eines solchen Systems durchgefuhrt.Die Ergebnisse zeigen,dass CO2 als Kissengas fur die H2-Speicherung eingesetzt werden kann.Es zeigte sich,dass die Vermischung der beiden Gase umso geringer ist,je hoher der Arbeitsdruck des Systems ist.Die Kombination von CCS mit der Umwandlung erneuerbarer Energien in Wasserstoff kann ein wichtiger Baustein auf dem Weg zu einem treib-hausgasfreien Energiemix und der Verringerung der CO2-Konzentration in der Atmosphare sein.