Газовая Промышленность 12.2023

Обзорная статья

УДК 661.961:[621.64::662.769.2](100)
(UDK 661.961:[621.64::662.769.2](100))

Для получения доступа к статьям

Авторизуйтесь

ПОДЗЕМНОЕ ХРАНЕНИЕ ГАЗА (UNDERGROUND GAS STORAGES)

АНАЛИЗ МИРОВЫХ ПРОЕКТОВ ХРАНЕНИЯ ВОДОРОДА В ПХГ, ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВКИ

(ANALYSIS OF GLOBAL PROJECTS FOR UNDERGROUND STORAGE, PRODUCTION, AND TRANSPORTATION OF HYDROGEN)

В настоящее время климатическая повестка становится значимым фактором изменений в мировой экономике и энергетике. В качестве одной из приоритетных целей рассматривается замедление процесса глобального потепления, а также развитие отраслей экономики при низком уровне выбросов парниковых газов (низкоуглеродная экономика). В этом направлении все интенсивнее возрастает интерес к применению водородных технологий.
Сегодня водород рассматривается как один из перспективных видов энергоносителей для решения климатических задач, его можно использовать для накопления, хранения и доставки энергии. Япония, Германия, США, Китай и ряд других стран уже приняли свои национальные зеленые энергетические стратегии, в которых определили пути для создания устойчивой «водородной экосистемы».
Представленная статья посвящена анализу мирового опыта получения водорода и транспортировки водородосодержащих смесей. Рассмотрены существующие технологии и способы создания и эксплуатации подземных хранилищ водорода. Показано, что в настоящее время актуальна задача разработки процедуры выбора места подземного хранения чистого водорода. Кроме того, должны быть введены новые критерии для анализа особенностей протекания процессов, характерных для водорода в недрах. Отмечается, что вопрос создания подземных хранилищ водорода или различных газообразных водородосодержащих смесей в пористых пластах нельзя рассматривать только как геологическую и (или) техническую задачу без привязки к производству водорода и неравномерности его потребления, географическому расположению поставщиков и потребителей, способам транспортирования и др.

Currently, climate agenda is becoming an important driver of changes in world economics and power industry. Global warming retardation is considered as one of the primary targets along with the development of economic branches upon low levels of carbon footprint (low-carbon economy). In this regard, interest in using hydrogen technologies is increasing more and more intensely.
Today, hydrogen is considered as one of promising utilities for handling climate problems; it can be used for energy accumulation, storage, and delivery. Japan, Germany, USA, China, and several other countries have already adopted their national green energy strategies defining routes for creating a sustainable hydrogen ecosystem.
This article addresses the analysis of world experience in hydrogen production and transportation of hydrogen-containing mixtures. Existing technologies and methods for implementation and operation of underground hydrogen storage facilities are reviewed. The article shows that a procedure for selecting a place for clean hydrogen underground storage is an urgent problem. Furthermore, there is a need for new criteria for reviewing in-situ hydrogen behavior. Implementation of underground storage facilities for hydrogen or various hydrogen-bearing mixtures in porous formations should not be considered as an only geological and/or technical issue without reference to production and non-uniform consumption of hydrogen, geographical location of suppliers and users, transportation methods, etc.

ВОДОРОД, ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА, ТРАНСПОРТИРОВКА ВОДОРОДА, ДИОКСИД УГЛЕРОДА, ПОДЗЕМНОЕ ХРАНЕНИЕ ГАЗА

HYDROGEN, HYDROGEN PRODUCTION, HYDROGEN TRANSPORTATION, CARBON DIOXIDE, UNDERGROUND GAS STORAGE

С.А. Хан, к.т.н., ПАО «Газпром» (Санкт-Петербург, Россия), S.Khan@adm.gazprom.ru

К.А. Бутов, к.т.н., ПАО «Газпром», K.Butov@adm.gazprom.ru

В.Г. Дорохин, к.т.н., ООО «Газпром ВНИИГАЗ» (Санкт-Петербург, Россия), V_Dorokhin@vniigaz.gazprom.ru

В.Ю. Хвостова, к.х.н., ООО «Газпром ВНИИГАЗ», V_Khvostova@vniigaz.gazprom.ru

С.О. Оводов, ООО «Газпром ВНИИГАЗ», S_Ovodov@vniigaz.gazprom.ru

А.В. Гусаков, ООО «Газпром ВНИИГАЗ», A_Gusakov@vniigaz.gazprom.ru

S.A. Khan, PhD in Engineering, PJSC Gazprom (Saint Petersburg, Russia), S.Khan@adm.gazprom.ru

K.A. Butov, PhD in Engineering, PJSC Gazprom, K.Butov@adm.gazprom.ru

V.G. Dorokhin, PhD in Engineering, Gazprom VNIIGAZ LLC (Saint Petersburg, Russia), V_Dorokhin@vniigaz.gazprom.ru

V.Yu. Khvostova, Gazprom VNIIGAZ LLC, V_Khvostova@vniigaz.gazprom.ru

S.O. Ovodov, Gazprom VNIIGAZ LLC, S_Ovodov@vniigaz.gazprom.ru

A.V. Gusakov, Gazprom VNIIGAZ LLC, A_Gusakov@vniigaz.gazprom.ru

Clarke Z., Della Vigna M., Fraser G., et al. Carbonomics. The clean hydrogen revolution: report. New York, NY, USA: Goldman Sachs, 2022. 123 p.

The future of hydrogen. Seizing today’s opportunities: report. Paris: IEA, 2019. 203 p.

Bianco E., Hawila D., Blanco H. Green hydrogen supply: A guide to policy making: report. Abu Dhabi: IRENA, 2021. 64 p.

Van de Graaf T., Blanco H., Bianco E., Tsang W. Geopolitics of the energy transformation: The hydrogen factor: report. Abu Dhabi: IRENA, 2022. 118 p.

Рынок водорода в России – 2021. Показатели и прогнозы: отчет. М.: Tebiz Group, 2021. 129 c.

Макарян И.А., Седов И.В. Состояние и перспективы развития мировой водородной энергетики // Российский химический журнал. 2021. Т. LXV, № 2. С. 3–21. DOI: 10.6060/rcj.2021652.1.

Водородная лихорадка // ООО «Национальное Рейтинговое Агентство»: офиц. сайт. URL: https://www.ra-national.ru/analitika/vodorodnajalihoradka/?ysclid=ljhfz5mmv0485015739 (дата обращения: 22.11.2023).

Анализ перспектив развития производства водорода в России // SBS Consulting, LTD: офиц. сайт. URL: https://www.sbs-consulting.ru/upload/iblock/add/add341732f5cf3e17d235acb51852038.pdf (дата обращения: 22.11.2023).

Митрова Т., Мельников Ю., Чугунов Д., Глаголева А. Водородная экономика – путь к низкоуглеродному развитию: отчет. М.: Московская шк. упр. СКОЛКОВО, 2019. 62 с.

Stiel L.I., Thodos G. The viscosity of nonpolar gases at normal pressures // AIChE J. 1961. Vol. 7, No. 4. P. 611–615. DOI: 10.1002/aic.690070416.

Heinemann N., Alcalde J., Miocic J.M., et al. Enabling large-scale hydrogen storage in porous media – the scientific challenges // Energy Environ. Sci. 2021. Vol. 14. P. 853–864. DOI: 10.1039/D0EE03536J.

Lassin A., Dymitrowska M., Azaroual M. Hydrogen solubility in pore water of partially saturated argillites: Application to Callovo-Oxfordian clayrock in the context of a nuclear waste geological disposal // Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C. 2011. Vol. 36, No. 17–18. P. 1721–1728. DOI: 10.1016/j.pce.2011.07.092.

Misra B.R., Foh S.E., Shikari Y.A., et al. The use of inert base gas in underground natural gas storage // Proceedings of the SPE Gas Technology Symposium. Richardson, TX, USA: SPE, 1988. Article ID SPE-17741-MS. DOI: 10.2118/17741-MS.

Global hydrogen trade to meet the 1.5°C climate goal: Part II – Technology review of hydrogen carriers: report. Abu Dhabi: IRENA, 2022. 156 p.

Global hydrogen flows: Hydrogen trade as a key enabler for efficient decarbonization: report // Hydrogen Council: офиц. сайт. URL: https://hydrogencouncil.com/wp-content/uploads/2022/10/Global-Hydrogen-Flows.pdf (дата обращения: 22.11.2023).

Hydrogen as an energy carrier and its production by nuclear power: report. Vienna: IAEA, 1999. 347 p.

Chen P., Zhu M. Recent progress in hydrogen storage // Mater. Today. 2008. Vol. 11, No. 12. P. 36–43. DOI: 10.1016/S1369-7021(08)70251-7.

Ley M.B., Jepsen L.H., Lee Y.-S., et al. Complex hydrides for hydrogen storage – new perspectives // Mater. Today. 2014. Vol. 17, No. 3. P. 122–128. DOI: 10.1016/j.mattod.2014.02.013.

Hydrogen Strategy for Canada. Seizing the opportunities for hydrogen. A call to action // Government of Canada: офиц. сайт. URL: https://naturalresources.canada.ca/sites/nrcan/files/environment/hydrogen/NRCan_Hydrogen%20Strategy%20for%20Canada%20Dec%2015%202200%20clean_low_accessible.pdf (дата обращения: 22.11.2023).

Generating a cleaner future. Allentown, PA, USA: Air Products and Chemicals, 2021. 16 p.

McPherson D., Buchinski M., Warrier V.T.A., et al. Alberta’s industrial heartland as Canada’s potential first hydrogen node // Bennett Jones LLP: офиц. сайт. URL: https://www.bennettjones.com/Blogs-Section/Albertas-Industrial-Heartland-as-Canadas-Potential-First-Hydrogen-Node (дата обращения: 22.11.2023).

McPherson D., Buchinski M., Warrier V.T.A., et al. Canada’s Hydrogen Strategy // Bennett Jones LLP: офиц. сайт. URL: https://www.bennettjones.com/Blogs-Section/Canadas-Hydrogen-Strategy (дата обращения: 22.11.2023).

Honnen J., Eckardt J., Piria R. Hydrogen factsheet – Canada: report. Garden City, NY, USA: Adelphi University, 2022. 30 p.

Clarke Z, Della Vigna M, Fraser G, Revich J, Mehta N, Koort R, et al. Carbonomics. The Clean Hydrogen Revolution. New York, NY, USA: Goldman Sachs; 2022.

IEA. The Future of Hydrogen. Seizing Today’s Opportunities. Paris: IEA; 2019.

Bianco E, Hawila D, Blanco H. Green Hydrogen Supply: A Guide to Policy Making. Abu Dhabi: IRENA; 2021.

Van de Graaf T, Blanco H, Bianco E, Tsang W. Geopolitics of The Energy Transformation: The Hydrogen Factor. Abu Dhabi: IRENA; 2022.

Tebiz Group. Hydrogen Market in Russia – 2021. Indicators and Forecasts. Moscow: Tebiz Group; 2021. (In Russian)

Makaryan IA, Sedov IV. State and prospects for development of global hydrogen power engineering. Russian Chemical Journal [Rossiyskiy khimicheskiy zhurnal]. 2021; LXV(2): 3–21. https://doi.org/10.6060/rcj.2021652.1.

OOO National Rating Agency (limited liability company) [OOO “Natsional’noe Reytingovoe Agentstvo”]. Hydrogen rush. Available from: https://www.ra-national.ru/analitika/vodorodnaja-lihoradka/?ysclid=ljhfz5mmv0485015739 [Accessed: 22 November 2023]. (In Russian)

SBS Consulting, LTD. Analysis of prospects for the development of hydrogen production in Russia. Available from: https://www.sbs-consulting.ru/upload/iblock/add/add341732f5cf3e17d235acb51852038.pdf [Accessed: 22 November 2023]. (In Russian)

Mitrova T, Melnikov Yu, Chugunov D, Glagoleva A. The Hydrogen Economy – A Path Towards Low Carbon Development. Moscow: The Moscow School of Management SKOLKOVO; 2019.

Stiel LI, Thodos G. The viscosity of nonpolar gases at normal pressures. AIChE J. 1961; 7(4): 611–615. https://doi.org/10.1002/aic.690070416.

Heinemann N, Alcalde J, Miocic JM, Hangx SJT, Kallmeyer J, Ostertag-Henning C, et al. Enabling large-scale hydrogen storage in porous media – the scientific challenges. Energy Environ. Sci. 2021; 14: 853–864. https://doi.org/10.1039/D0EE03536J.

Lassin A, Dymitrowska M, Azaroual M. Hydrogen solubility in pore water of partially saturated argillites: Application to Callovo-Oxfordian clayrock in the context of a nuclear waste geological disposal. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C. 2011; 36(17–18): 1721–1728. https://doi.org/10.1016/j.pce.2011.07.092.

Misra BR, Foh SE, Shikari YA, Berry RM, Labaune F. The use of inert base gas in underground natural gas storage. In: SPE Proceedings of the SPE Gas Technology Symposium, 13–15 June 1988, Dallas, TX, USA. Richardson, TX, USA: SPE; 1988. article ID SPE-17741-MS. https://doi.org/10.2118/17741-MS.

IRENA. Global Hydrogen Trade to Meet the 1.5°C Climate Goal: Part II – Technology Review of Hydrogen Carriers: Report. Abu Dhabi: IRENA; 2022.

Hydrogen Council. Global hydrogen flows: Hydrogen trade as a key enabler for efficient decarbonization. Available from: https://hydrogencouncil.com/wp-content/uploads/2022/10/Global-Hydrogen-Flows.pdf [Accessed: 22 November 2023].

IAEA. Hydrogen as an Energy Carrier and Its Production by Nuclear Power. Vienna: IAEA; 1999.

Chen P, Zhu M. Recent progress in hydrogen storage. Mater. Today. 2008; 11(12): 36–43. https://doi.org/10.1016/S1369-7021(08)70251-7.

Ley MB, Jepsen LH, Lee Y-S, Cho YW, Bellosta von Colbe JM, Dornheim M, et al. Complex hydrides for hydrogen storage – new perspectives. Mater. Today. 2014; 17(3): 122–128. https://doi.org/10.1016/j.mattod.2014.02.013.

Government of Canada. Hydrogen Strategy for Canada. Seizing the opportunities for hydrogen. A call to action. Available from: https://naturalresources.canada.ca/sites/nrcan/files/environment/hydrogen/NRCan_Hydrogen%20Strategy%20for%20Canada%20Dec%2015%202200%20clean_low_accessible.pdf [Accessed: 22 November 2023].

Air Products and Chemicals, Inc. Generating a Cleaner Future. Allentown, PA, USA: Air Products and Chemicals; 2021.

McPherson D, Buchinski MH, Warrier VTA, Gilmour B, Smith LE, Cameron K, et al. Alberta’s industrial heartland as Canada’s potential first hydrogen node. Available from: https://www.bennettjones.com/Blogs-Section/Albertas-Industrial-Heartland-as-Canadas-Potential-First-Hydrogen-Node [Accessed: 22 November 2023].

McPherson D, Buchinski MH, Warrier VTA, Curpen R, Gilmour B, Smith LE, et al. Canada’s Hydrogen Strategy. Available from: https://www.bennettjones.com/Blogs-Section/Canadas-Hydrogen-Strategy [Accessed: 22 November 2023].

Honnen J, Eckardt J, Piria R. Hydrogen Factsheet – Canada. Garden City, NY, USA: Adelphi University; 2022.
NEFTEGAS.info

Внимание к деталям — от идеи
до воплощения! Только актуальная информация и свежие новости.

Контакты

108811, г. Москва, Киевское ш.,
Бизнес-парк «Румянцево», корп. Б,
подъезд 5, офис 506 Б

+7 (495) 240-54-57