Onderzoekers zien in natuurlijke waterstofreservoirs een mogelijke nieuwe vorm van grootschalige energieopslag. Simulaties in Albanië wijzen erop dat zulke ondergrondse structuren honderden miljoenen kubieke meters waterstof kunnen vasthouden, met opvallend weinig verlies.
Ondergrondse gesteentelagen waarin de natuur al duizenden jaren waterstof vasthoudt, kunnen mogelijk worden hergebruikt als enorme energieopslagplaatsen.
Onderzoekers van onder meer Shanghai Jiao Tong University komen tot die conclusie na simulaties van een natuurlijk waterstofreservoir in Albanië. Daarmee ontstaat een opvallend alternatief voor speciaal aangelegde zoutcavernes.
Waterstofgas hoopt zich ondergronds op
Centraal in het onderzoek staat de Bulqizë-chroommijn in Albanië. Uit diepe breuken in het gesteente ontsnapt daar gas met waterstofconcentraties tot ongeveer 84 procent. Eerder onderzoek schatte dat jaarlijks minstens 200 ton waterstof uit het mijnstelsel vrijkomt.
Het bijzondere is niet alleen dat daar natuurlijke waterstof wordt gevormd, maar vooral dat het gas zich langdurig in de ondergrond kan ophopen. Dat maakt dergelijke reservoirs interessant als opslagplaats voor kunstmatig geproduceerde groene waterstof.
Waterstof ontstaat in dit type gesteente onder meer wanneer water reageert met ijzerrijke mineralen. Bij dit proces, serpentinisatie genoemd, kan continu nieuwe waterstof ontstaan.
Tot 480 miljoen kubieke meter opslag
De onderzoekers bouwden een gecombineerd model van gasstroming, chemische reacties en mechanische spanningen in de vijf kilometer diepe breukzone. In totaal werden 72 scenario’s doorgerekend.
Daaruit volgt een optimale opslagcapaciteit van ongeveer 350 tot 480 miljoen kubieke meter waterstof. Tegelijk zou dagelijks circa 750.000 kubieke meter kunnen worden geïnjecteerd of teruggewonnen. Chemische reacties en oplossing in ondergronds water zouden volgens de modellen minder dan 2 procent van de voorraad kosten.
Geen verhoogd risico voor aardbevingen
Opvallend is ook de uitkomst van een tienjarige simulatie van herhaald vullen en legen. Opslag in een actieve breuk klinkt riskant, omdat drukveranderingen beweging in het gesteente kunnen veroorzaken.
Binnen de berekende veilige bedrijfscondities gebeurde echter het tegenovergestelde: door verspreiding van het gas werd de druk gelijkmatiger verdeeld, waardoor het risico op reactivering van de breuk geleidelijk afnam. Dat betekent niet dat iedere breuk geschikt is; lokale doorlaatbaarheid, injectiedruk en de kwaliteit van afsluitende gesteentelagen blijven cruciaal
Potentieel goedkoper dan kunstmatige cavernes
Ondergrondse waterstofopslag wordt belangrijker naarmate wind- en zonne-energie een groter deel van het energiesysteem leveren. Batterijen zijn uitstekend voor opslag gedurende uren of dagen, maar voor seizoensopslag zijn veel grotere volumes nodig.
Zoutcavernes kunnen dat al, maar geschikte zoutformaties liggen niet overal. Natuurlijke waterstofreservoirs voegen daarom mogelijk een nieuwe categorie toe: geologische structuren waarvan de afdichting als het ware al door de natuur is getest.
Voorlopig blijft het bij modellen. Voordat commerciële toepassing mogelijk is, zijn proefinjecties, langdurige monitoring en nauwkeurige analyse van lokale breuken nodig. Maar als dezelfde geologische kenmerken elders worden gevonden, kunnen natuurlijke waterstofvallen veranderen van geologische curiositeit in grootschalige energiebuffer.
