ذخیرهسازی زیرزمینی هیدروژن در حضور گاز پایه: بررسی خواص گازهای پایه، پارامترهای مخزنی و عملیاتی | ||
| پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر | ||
| Article 5, Volume 8, Issue 2 - Serial Number 28, 1403, Pages 43-63 PDF (1.98 M) | ||
| Document Type: مروری سیستماتیک | ||
| Authors | ||
| محمد رامسری; حامد نامدار; آرزو جعفری* | ||
| گروه مهندسی نفت، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران | ||
| Abstract | ||
| کاهش منابع انرژی فسیلی و انتشار گازهای گلخانهای از مهمترین عوامل توجه به انرژیهای تجدیدپذیر است. ذخیرهسازی هیدروژن بهعنوان حامل انرژی، یکی از روشهای امیدبخش برای بهرهبرداری پایدار از این منابع محسوب میشود. در فرایند ذخیرهسازی زیرزمینی هیدروژن، بخشی از گاز بهدلیل عدم تأمین فشار موردنیاز تولید نمیشود و بهعنوان گاز پایه باقی میماند. بهمنظور کاهش اتلاف هیدروژن، پیشنهاد میشود از گازهای ارزانتر مانند متان، نیتروژن یا دیاکسیدکربن بهعنوان گاز پایه جایگزین استفاده شود. این مطالعه به بررسی جامع انواع گازهای پایه و عوامل مؤثر بر ذخیرهسازی هیدروژن در حضور گاز پایه میپردازد، تا راهکاری برای بهینهسازی این فرایند ارائه شود. در این پژوهش ابتدا بیش از 300 مقاله علمی جمعآوری و بررسی شد. از این میان، 80 مقاله بهعنوان مقالات اصلی انتخاب شدند که مرتبط با ذخیرهسازی زیرزمینی گاز هیدروژن و دیگر گازها در حضور گاز پایه بودند و 82 مقاله دیگر نیز بهعنوان منابع تکمیلکننده مورد ارزیابی قرار گرفتند. مقالات اصلی در سه دسته شامل تأثیر خواص گاز پایه، تأثیر خواص مخزن و تأثیر عوامل عملیاتی طبقهبندی شدند. سپس محتوای این مقالات پس از ارزیابی دقیق، بهصورت خلاصه و منسجم ارائه شد تا مبنایی جامع برای تحلیل فرایند ذخیرهسازی گاز هیدروژن در حضور گاز پایه فراهم شود. نتایج بهدستآمده نشان داد که استفاده از گازهای متان، نیتروژن و دیاکسیدکربن بهعنوان گاز پایه میتواند تا حد بسیار زیادی با کاهش هیدروژن بهدامافتاده درون مخزن، به مباحث اقتصادی پروژههای ذخیرهسازی زیرزمینی گاز هیدروژن کمک کنند. چگالی و گرانروی گاز پایه نقش مهمی در ذخیرهسازی زیرزمینی هیدروژن دارند. گاز نیتروژن بهدلیل خواص فیزیکی مطلوب، گزینهای برتر برای تزریق است، زیرا خطر وقوع پدیدههایی مانند جدایش ثقلی و انگشتیشدن را کاهش میدهد. در مقابل، گاز دیاکسیدکربن بهدلیل انحلال در آب سازند و تراکمپذیری بالا، نیازمند تزریق حجم بیشتری برای رسیدن به فشار مطلوب مخزن است. علاوه بر این، کاهش فشار و افزایش دما، تخلخل و تراوایی منجر به کاهش خلوص هیدروژن میشود. همچنین، شبیهسازیها نشان میدهند که تزریق گاز پایه مناسب و افزایش ضریب تخلیهی مخزن پیش از شروع ذخیرهسازی گاز هیدروژن میتواند به افزایش خلوص و بازیافت هیدروژن کمک کند.کاهش منابع انرژی فسیلی و انتشار گازهای گلخانهای از مهمترین عوامل توجه به انرژیهای تجدیدپذیر است. ذخیرهسازی هیدروژن بهعنوان حامل انرژی، یکی از روشهای امیدبخش برای بهرهبرداری پایدار از این منابع محسوب میشود. در فرایند ذخیرهسازی زیرزمینی هیدروژن، بخشی از گاز بهدلیل عدم تأمین فشار موردنیاز تولید نمیشود و بهعنوان گاز پایه باقی میماند. بهمنظور کاهش اتلاف هیدروژن، پیشنهاد میشود از گازهای ارزانتر مانند متان، نیتروژن یا دیاکسیدکربن بهعنوان گاز پایه جایگزین استفاده شود. این مطالعه به بررسی جامع انواع گازهای پایه و عوامل مؤثر بر ذخیرهسازی هیدروژن در حضور گاز پایه میپردازد، تا راهکاری برای بهینهسازی این فرایند ارائه شود. در این پژوهش ابتدا بیش از 300 مقاله علمی جمعآوری و بررسی شد. از این میان، 80 مقاله بهعنوان مقالات اصلی انتخاب شدند که مرتبط با ذخیرهسازی زیرزمینی گاز هیدروژن و دیگر گازها در حضور گاز پایه بودند و 82 مقاله دیگر نیز بهعنوان منابع تکمیلکننده مورد ارزیابی قرار گرفتند. مقالات اصلی در سه دسته شامل تأثیر خواص گاز پایه، تأثیر خواص مخزن و تأثیر عوامل عملیاتی طبقهبندی شدند. سپس محتوای این مقالات پس از ارزیابی دقیق، بهصورت خلاصه و منسجم ارائه شد تا مبنایی جامع برای تحلیل فرایند ذخیرهسازی گاز هیدروژن در حضور گاز پایه فراهم شود. نتایج بهدستآمده نشان داد که استفاده از گازهای متان، نیتروژن و دیاکسیدکربن بهعنوان گاز پایه میتواند تا حد بسیار زیادی با کاهش هیدروژن بهدامافتاده درون مخزن، به مباحث اقتصادی پروژههای ذخیرهسازی زیرزمینی گاز هیدروژن کمک کنند. چگالی و گرانروی گاز پایه نقش مهمی در ذخیرهسازی زیرزمینی هیدروژن دارند. گاز نیتروژن بهدلیل خواص فیزیکی مطلوب، گزینهای برتر برای تزریق است، زیرا خطر وقوع پدیدههایی مانند جدایش ثقلی و انگشتیشدن را کاهش میدهد. در مقابل، گاز دیاکسیدکربن بهدلیل انحلال در آب سازند و تراکمپذیری بالا، نیازمند تزریق حجم بیشتری برای رسیدن به فشار مطلوب مخزن است. علاوه بر این، کاهش فشار و افزایش دما، تخلخل و تراوایی منجر به کاهش خلوص هیدروژن میشود. همچنین، شبیهسازیها نشان میدهند که تزریق گاز پایه مناسب و افزایش ضریب تخلیهی مخزن پیش از شروع ذخیرهسازی گاز هیدروژن میتواند به افزایش خلوص و بازیافت هیدروژن کمک کند. | ||
| Keywords | ||
| ذخیرهسازی زیرزمینی گاز هیدروژن; گاز پایه; انرژی تجدیدپذیر; مخازن زیرزمینی; محیط زیست | ||
| References | ||
|
| ||
|
Statistics Article View: 347 PDF Download: 129 |
||
| Number of Journals | 45 |
| Number of Issues | 2,160 |
| Number of Articles | 24,572 |
| Article View | 19,857,209 |
| PDF Download | 16,041,514 |