Los autores destacan la necesidad de impulsar una investigación multidisciplinar para solventar las incertidumbres asociadas al almacenamiento subterráneo de hidrógeno en rocas porosas. El trabajo, publicado en la revista Energy and Environmental Science, ha contado con la participación de los investigadores del CSIC Juan Alcalde y Ramon Carbonell.
El almacenamiento subterráneo de hidrógeno a gran escala todavía no ha sido probado, pero podría ser una tecnología decisiva si se pretende que el hidrógeno contribuya de forma significativa a reducir las emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera. La idea es que estas reservas subterráneas de hidrógeno puedan servir como almacenes de energía para hacer frente a periodos de alta demanda energética.
Un nuevo artículo de prospectiva ha identificado los principales retos científicos del almacenamiento subterráneo de hidrógeno en formaciones de rocas porosas para su futura implementación a gran escala. El trabajo, que ha contado con la participación de los investigadores de Geociencias Barcelona del CSIC (GEO3BCN-CSIC) Juan Alcalde y Ramon Carbonell, ha sido publicado recientemente en la revista Energy and Environmental Science.
Una reserva de energía para situaciones imprevistas de alta demanda
El hidrógeno está atrayendo la atención de la industria y los gobiernos por su potencial para contribuir a la descarbonización del transporte y de las industrias con una alta demanda energética, como la química o la del acero. Además, el almacenamiento de este gas puede ser una solución eficaz para superar uno de los principales inconvenientes de las energías renovables: la intermitencia en su producción, que no siempre coincide con los incrementos de la demanda.
Así, en periodos de baja demanda energética, el excedente de energía producido por fuentes renovables se puede destinar a obtener hidrógeno mediante electrólisis (produciendo el llamado “hidrógeno verde”), hidrogeno que se almacenaría bajo tierra para su posterior conversión en electricidad en épocas de alta demanda, con unas emisiones asociadas de CO2 casi nulas.
“Estas reservas de energía en forma de hidrógeno pueden ser útiles, por ejemplo, para mantener la estabilidad en los precios de la electricidad en situaciones sobrevenidas que generan una altísima demanda energética, como las olas de frío en invierno o de calor en verano”, argumenta Juan Alcalde, investigador de GEO3BCN-CSIC y coautor del artículo.
Los autores del trabajo plantean algunos de los grandes interrogantes actuales: ¿cómo podemos almacenar hidrógeno de manera segura? ¿cuál es la dinámica del hidrógeno una vez que es inyectado en el reservorio? ¿qué procesos químicos ocurren en el reservorio? ¿Qué va a ocurrir con el hidrógeno cuando las comunidades microbianas que habitan en los reservorios comiencen a alimentarse de este?
«El artículo evalúa la investigación disponible en el campo del almacenamiento de hidrógeno e identifica los retos clave que deben ser superados para permitir su implantación global», explica Niklas Heinemann, autor del artículo y colaborador del proyecto HyStorPor. «El trabajo proporciona también una relación detallada de los factores que hacen única esta solución y aborda las incógnitas que marcarán el futuro de la investigación en este ámbito».
Acuíferos salinos y antiguos reservorios de hidrocarburos
Los acuíferos salinos y los antiguos reservorios de hidrocarburos son las formaciones geológicas subterráneas ideales para almacenar el hidrogeno y para asegurar en el futuro un suministro de este gas en cantidades suficientes y en un escenario de ausencia de emisiones, según explican los investigadores en el artículo. Sin embargo, a pesar de las ventajas que parece ofrecer este tipo de almacenamiento, aún faltan investigaciones que reduzcan las incertidumbres que pesan sobre su desarrollo.
«El hidrógeno se suele almacenar en tanques en superficie, pero si se pretende utilizar a gran escala como combustible de reemplazo, será necesario buscar alternativas que permitan acumular volúmenes de gas mucho mayores. Aquí es donde entra en juego el almacenamiento de hidrógeno en formaciones geológicas, más eficaz en cuanto a la capacidad y el tiempo de conservación que las infraestructuras de superficie», indica Juan Alcalde.
«Nuestra sociedad lleva más de un siglo aprovechando los recursos geológicos del subsuelo, como el petróleo y el gas natural, de manera consistente, por lo que contamos con mucha información de partida sobre los procesos que ocurren durante estas operaciones de aprovechamiento», explica Alcalde. «Sin embargo, tenemos muy poca experiencia respecto al almacenamiento de hidrógeno a gran escala, y es precisamente este hecho, el tratar con un fluido distinto, lo que plantea ciertas incógnitas que deben ser despejadas», añade el investigador.
En la elaboración del estudio han participado científicos de múltiples instituciones europeas: de la Universidad de Friburgo, de la Universidad de Groningen, de la Universidad de Utrecht, del GFZ de Potsdam, del Instituto Federal de Geociencias y Recursos Naturales de Alemania, de la Universidad de Tecnología de Clausthal y del Servicio Geológico Británico. La idea de este trabajo surgió en el seno de una de las reuniones de la plataforma GEO.8 (Alianza Europea para las Geociencias), de la cual el instituto Geociencias Barcelona-CSIC es un miembro activo.
Artículo de referencia:
Heinemann, J. Alcalde, J. M. Miocic, S. J. T. Hangx, J. Kallmeyer, C. Ostertag-Henning, A. Hassanpouryouzband, E. M. Thaysen, G. J. Strobel, M. Wilkinson, C. Schmidt-Hattenberger, K. Edlmann, M. Bentham, R. S. Haszeldine, R. Carbonell and A. Rudloff, Enabling large-scale hydrogen storage in porous media – the scientific challenges Energy Environ. Sci., 2021, DOI: 10.1039/D0EE03536J.
Los expertos creen que el almacenamiento de hidrogeno puede ser una solución eficaz para superar uno de los principales inconvenientes de las energías renovables, como la eólica: la intermitencia en su producción, que no siempre coincide con los incrementos de la demanda. En la imagen, un aerogenerador.