ذخیره سازی زیرزمینی هیدروژن در حضور گاز پایه: بررسی خواص گازهای پایه، پارامترهای مخزنی و عملیاتی

محمد رامسری; حامد نامدار; آرزو جعفری

ذخیره سازی زیرزمینی هیدروژن در حضور گاز پایه: بررسی خواص گازهای پایه، پارامترهای مخزنی و عملیاتی

محل انتشار: پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی-پلیمر، دوره: 8، شماره: 2

سال انتشار: 1403

نوع سند: مقاله ژورنالی

زبان: فارسی

مشاهده: 221

فایل این مقاله در 21 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

دریافت فایل کامل مقاله

صدور گواهی نمایه سازی
من نویسنده این مقاله هستم

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

https://civilica.com/doc/2277696

شناسه ملی سند علمی:

JR_ARCPE-8-2_005

تاریخ نمایه سازی: 12 خرداد 1404

چکیده مقاله:

کاهش منابع انرژی فسیلی و انتشار گازهای گلخانه ای از مهم ترین عوامل توجه به انرژی های تجدیدپذیر است. ذخیره سازی هیدروژن به عنوان حامل انرژی، یکی از روش های امیدبخش برای بهره برداری پایدار از این منابع محسوب می شود. در فرایند ذخیره سازی زیرزمینی هیدروژن، بخشی از گاز به دلیل عدم تامین فشار موردنیاز تولید نمی شود و به عنوان گاز پایه باقی می ماند. به منظور کاهش اتلاف هیدروژن، پیشنهاد می شود از گازهای ارزان تر مانند متان، نیتروژن یا دی اکسیدکربن به عنوان گاز پایه جایگزین استفاده شود. این مطالعه به بررسی جامع انواع گازهای پایه و عوامل موثر بر ذخیره سازی هیدروژن در حضور گاز پایه می پردازد، تا راهکاری برای بهینه سازی این فرایند ارائه شود. در این پژوهش ابتدا بیش از ۳۰۰ مقاله علمی جمع آوری و بررسی شد. از این میان، ۸۰ مقاله به عنوان مقالات اصلی انتخاب شدند که مرتبط با ذخیره سازی زیرزمینی گاز هیدروژن و دیگر گازها در حضور گاز پایه بودند و ۸۲ مقاله دیگر نیز به عنوان منابع تکمیل کننده مورد ارزیابی قرار گرفتند. مقالات اصلی در سه دسته شامل تاثیر خواص گاز پایه، تاثیر خواص مخزن و تاثیر عوامل عملیاتی طبقه بندی شدند. سپس محتوای این مقالات پس از ارزیابی دقیق، به صورت خلاصه و منسجم ارائه شد تا مبنایی جامع برای تحلیل فرایند ذخیره سازی گاز هیدروژن در حضور گاز پایه فراهم شود. نتایج به دست آمده نشان داد که استفاده از گازهای متان، نیتروژن و دی اکسیدکربن به عنوان گاز پایه می تواند تا حد بسیار زیادی با کاهش هیدروژن به دام افتاده درون مخزن، به مباحث اقتصادی پروژه های ذخیره سازی زیرزمینی گاز هیدروژن کمک کنند. چگالی و گرانروی گاز پایه نقش مهمی در ذخیره سازی زیرزمینی هیدروژن دارند. گاز نیتروژن به دلیل خواص فیزیکی مطلوب، گزینه ای برتر برای تزریق است، زیرا خطر وقوع پدیده هایی مانند جدایش ثقلی و انگشتی شدن را کاهش می دهد. در مقابل، گاز دی اکسیدکربن به دلیل انحلال در آب سازند و تراکم پذیری 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 می شود. همچنین، شبیه سازی ها نشان می دهند که تزریق گاز پایه مناسب و افزایش ضریب تخلیه ی مخزن پیش از شروع ذخیره سازی گاز هیدروژن می تواند به افزایش خلوص و بازیافت هیدروژن کمک کند.کاهش منابع انرژی فسیلی و انتشار گازهای گلخانه ای از مهم ترین عوامل توجه به انرژی های تجدیدپذیر است. ذخیره سازی هیدروژن به عنوان حامل انرژی، یکی از روش های امیدبخش برای بهره برداری پایدار از این منابع محسوب می شود. در فرایند ذخیره سازی زیرزمینی هیدروژن، بخشی از گاز به دلیل عدم تامین فشار موردنیاز تولید نمی شود و به عنوان گاز پایه باقی می ماند. به منظور کاهش اتلاف هیدروژن، پیشنهاد می شود از گازهای ارزان تر مانند متان، نیتروژن یا دی اکسیدکربن به عنوان گاز پایه جایگزین استفاده شود. این مطالعه به بررسی جامع انواع گازهای پایه و عوامل موثر بر ذخیره سازی هیدروژن در حضور گاز پایه می پردازد، تا راهکاری برای بهینه سازی این فرایند ارائه شود. در این پژوهش ابتدا بیش از ۳۰۰ مقاله علمی جمع آوری و بررسی شد. از این میان، ۸۰ مقاله به عنوان مقالات اصلی انتخاب شدند که مرتبط با ذخیره سازی زیرزمینی گاز هیدروژن و دیگر گازها در حضور گاز پایه بودند و ۸۲ مقاله دیگر نیز به عنوان منابع تکمیل کننده مورد ارزیابی قرار گرفتند. مقالات اصلی در سه دسته شامل تاثیر خواص گاز پایه، تاثیر خواص مخزن و تاثیر عوامل عملیاتی طبقه بندی شدند. سپس محتوای این مقالات پس از ارزیابی دقیق، به صورت خلاصه و منسجم ارائه شد تا مبنایی جامع برای تحلیل فرایند ذخیره سازی گاز هیدروژن در حضور گاز پایه فراهم شود. نتایج به دست آمده نشان داد که استفاده از گازهای متان، نیتروژن و دی اکسیدکربن به عنوان گاز پایه می تواند تا حد بسیار زیادی با کاهش هیدروژن به دام افتاده درون مخزن، به مباحث اقتصادی پروژه های ذخیره سازی زیرزمینی گاز هیدروژن کمک کنند. چگالی و گرانروی گاز پایه نقش مهمی در ذخیره سازی زیرزمینی هیدروژن دارند. گاز نیتروژن به دلیل خواص فیزیکی مطلوب، گزینه ای برتر برای تزریق است، زیرا خطر وقوع پدیده هایی مانند جدایش ثقلی و انگشتی شدن را کاهش می دهد. در مقابل، گاز دی اکسیدکربن به دلیل انحلال در آب سازند و تراکم پذیری 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 می شود. همچنین، شبیه سازی ها نشان می دهند که تزریق گاز پایه مناسب و افزایش ضریب تخلیه ی مخزن پیش از شروع ذخیره سازی گاز هیدروژن می تواند به افزایش خلوص و بازیافت هیدروژن کمک کند.

کلیدواژه ها:

Keywords: Underground hydrogen storage ، Cushion gas ، Renewable energy ، Underground reservoir ، Environment ، ذخیره سازی زیرزمینی گاز هیدروژن ، گاز پایه ، انرژی تجدیدپذیر ، مخازن زیرزمینی ، محیط زیست

نویسندگان

محمد رامسری

Petroleum Engineering Department, Faculty of Chemical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran

حامد نامدار

Petroleum Engineering Department, Faculty of Chemical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran

آرزو جعفری

Petroleum Engineering Department, Faculty of Chemical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :

Abu-Bakri, J., Jafari, A., Namdar, H. , and Ahmadi, G. ...
Mohammadizadeh, S., Namdar, H., Jafari, A. , and Goshtasbi, K. ...
Abu-Bakri, J., Jafari, A., Namdar, H. , and Ahmadi, G. ...
Lotfalipour, M.R., Falahi, M.A. , and Ashena, M. "Economic growth, ...
Solomon, S., Plattner, G.-K., Knutti, R. , and Friedlingstein, P. ...
Terrenoire, E., Hauglustaine, D., Gasser, T. , and Penanhoat, O. ...
Ramsari, M., Namdar, H. , and Jafari, A. "Wettability Alterations ...
Clémençon, R. "The two sides of the Paris climate agreement: ...
Musah, M., Gyamfi, B.A., Kwakwa, P.A. , and Agozie, D.Q. ...
Tol, R.S. "The marginal damage costs of carbon dioxide emissions: ...
Gillingham, K. and Stock, J.H. "The cost of reducing greenhouse ...
Qazi, A., Hussain, F., Rahim, N.A., Hardaker, G., Alghazzawi, D., ...
Østergaard, P.A., Duic, N., Noorollahi, Y., Mikulcic, H. , and ...
Fatima, N., Li, Y., Ahmad, M., Jabeen, G. , and ...
Stram, B.N. "Key challenges to expanding renewable energy." Energy Policy, ...
Ould Amrouche, S., Rekioua, D., Rekioua, T. , and Bacha, ...
Sayed, E.T., Olabi, A.G., Alami, A.H., Radwan, A., Mdallal, A., ...
Shoushtari, S., Jafari, A., Namdar, H. , and Khoozan, D. ...
Oliveira, A.M., Beswick, R.R. , and Yan, Y. "A green ...
Gielen, D., Taibi, E. , and Miranda, R. "Hydrogen: A ...
Kumar, S.S. and Lim, H. "An overview of water electrolysis ...
Zainal, B.S., Ker, P.J., Mohamed, H., Ong, H.C., Fattah, I., ...
Chalk, S.G. and Miller, J.F. "Key challenges and recent progress ...
Dehghani-Sanij, A., Tharumalingam, E., Dusseault, M. , and Fraser, R. ...
Melchor-Martínez, E.M., Macias-Garbett, R., Malacara-Becerra, A., Iqbal, H.M., Sosa-Hernández, J.E. ...
Bozkurt, A. and Genç, M.S. "Optimization of energy and hydrogen ...
Tarhan, C. and Çil, M.A. "A study on hydrogen, the ...
Zhang, W., Maleki, A., Rosen, M.A. , and Liu, J. ...
Zivar, D., Kumar, S. , and Foroozesh, J. "Underground hydrogen ...
Luo, X., Tveit, S., Gholami, R. , and Andersen, P.Ø. ...
Aghaz, A.A., Jafari, A. , and Namdar, H. "Investigation of ...
Tarkowski, R. "Underground hydrogen storage: Characteristics and prospects." Renewable and ...
Bade, S.O., Taiwo, K., Ndulue, U.F., Tomomewo, O.S. , and ...
Usman, M.R. "Hydrogen storage methods: Review and current status." Renewable ...
Shoushtari, S., Farshadfar, H. , and Jafari, A. "Challenges in ...
Wagner, M. and Mori, G. "SOLUTION MINING RESEARCH INSTITUTE." ۲۰۲۴ ...
Simon, J., Férriz, A.M. , and Correas, L.C. "HyUnder–hydrogen underground ...
Djizanne, H., Murillo Rueda, C., Brouard, B., Bérest, P. , ...
Hassannayebi, N., Azizmohammadi, S., De Lucia, M. , and Ott, ...
Namdar, H., Khodapanah, E. , and Tabatabaei-Nejad, S.A. "Comparison of ...
Kanaani, M., Sedaee, B. , and Asadian-Pakfar, M. "Role of ...
Muhammed, N.S., Haq, B. , and Al Shehri, D. "Role ...
Namdar, H., Khodapanah, E. , and Tabatabaei-Nejad, S.A. "Optimization of ...
Shoushtari, S., Namdar, H. , and Jafari, A. "Utilization of ...
Prigmore, S., Okon-Akan, O.A., Egharevba, I.P., Ogbaga, C.C., Okoye, P.U., ...
Esfandyari, H., Safari, A., Hashemi, A., Hassanpouryouzband, A., Haghighi, M., ...
Namdar, H., Jenabzadeh, H. , and Tabatabaei Nejad, S. "Phase ...
Kim, J., Choi, J. , and Park, K. "Comparison of ...
Muhammed, N.S., Haq, B. , and Al Shehri, D.A. "Hydrogen ...
Chai, M., Chen, Z., Nourozieh, H. , and Yang, M. ...
Muhammed, N.S., Haq, B., Al Shehri, D. , and Amao, ...
Hanifa, M., Agarwal, R., Sharma, U., Thapliyal, P. , and ...
Oldenburg, C.M. "Carbon dioxide as cushion gas for natural gas ...
Wang, G., Pickup, G., Sorbie, K. , and Mackay, E. ...
Kowalski, J., Klimkowski, L. , and Nagy, S. "Numerical simulation ...
Wang, G., Pickup, G., Sorbie, K. , and Mackay, E. ...
Wang, G., Pickup, G.E., Sorbie, K.S. , and Mackay, E.J. ...
Zamehrian, M. and Sedaee, B. "Underground hydrogen storage in a ...
Amiri, I.I., Zivar, D., Ayatollahi, S. , and Mahani, H. ...
Feldmann, F., Hagemann, B., Ganzer, L. , and Panfilov, M. ...
Lu, T., Li, Z. , and Du, L. "Co۲ Foam ...
Wang, G., Pickup, G., Sorbie, K. , and Mackay, E. ...
Luboń, K. and Tarkowski, R. "Hydrogen Storage in Deep Saline ...
Saeed, M. and Jadhawar, P. "Optimizing underground hydrogen storage in ...
Mao, S., Chen, B., Morales, M., Malki, M. , and ...
Isfehani, Z.D., Jafari, A., Fahimpour, J., Hosseini, M., Iglauer, S. ...
Al Homoud, R., Barbosa Machado, M.V., Daigle, H., Sepehrnoori, K. ...
Hosseini, M. and Leonenko, Y. "Predicting interfacial tension in brine-hydrogen/cushion ...
Bahrami, M., Mahani, H., Zivar, D. , and Ayatollahi, S. ...
Viveros, F.E., Medina, O.E., Moncayo-Riascos, I., Lysyy, M., Benjumea, P.N., ...
Li, X., Sun, X., Walters, C.C. , and Zhang, T. ...
Delshad, M., Umurzakov, Y., Sepehrnoori, K., Eichhubl, P. , and ...
Ershadnia, R., Singh, M., Mahmoodpour, S., Meyal, A., Moeini, F., ...
Wang, S., Chen, F., Wu, Y.-S. , and Nasrabadi, H. ...
Lysyy, M., Fernø, M. , and Ersland, G. "Seasonal hydrogen ...
Zhao, Q., Wang, Y. , and Chen, C. "Numerical simulation ...
Salmachi, A., Seyfaee, A., Robert, R.J., Hosseini, T., Nathan, G., ...
Sainz-Garcia, A., Abarca, E., Rubi, V. , and Grandia, F. ...
Alanazi, A., Yekeen, N., Ali, M., Ali, M., Abu-Mahfouz, I.S., ...
Luboń, K. and Tarkowski, R. "Numerical simulation of hydrogen injection ...
Sarı, E. and Çiftçi, E. "Underground hydrogen storage in a ...
Hashemi, L., Blunt, M. , and Hajibeygi, H. "Pore-scale modelling ...
Yu, S., Hu, M., Steefel, C.I. , and Battiato, I. ...
Goodarzi, S., Zhang, Y., Foroughi, S., Bijeljic, B. , and ...
Jangda, Z., Menke, H., Busch, A., Geiger, S., Bultreys, T., ...
Wang, J., Yang, Y., Cai, S., Yao, J. , and ...
Lysyy, M., Liu, N., Solstad, C.M., Fernø, M.A. , and ...
Bo, Z., Hörning, S., Underschultz, J.R., Garnett, A. , and ...
Ali, A., Cole, D.R. , and Striolo, A. "Cushion gas ...
Kahzadvand, K., Ghasemi, M., Yazaydin, A.O. , and Babaei, M. ...
Higgs, S., Da Wang, Y., Sun, C., Ennis-King, J., Jackson, ...
Camargo, J.T., White, J.A., Hamon, F.P., Fakeye, V., Buscheck, T.A. ...
Pourhadi, S. and Hashemi Fath, A. "Performance of the injection ...
Zhu, W., Huang, K., Sun, Y., Xia, J. , and ...
Ling, H., Katz, J., Fu, M. , and Hultmark, M. ...
Happel, J. and Brenner, H. Low Reynolds number hydrodynamics: with ...
Wanninkhof, R., Asher, W.E., Ho, D.T., Sweeney, C. , and ...
Abdellatif, M., Hashemi, M. , and Azizmohammadi, S. "Large-scale underground ...
Cunqi, J. and Jinchuan, H. "Numerical evaluation of viscous fingering ...
Siyu, D., Mingxing, B. , and Zhichao, Z. "Research status ...
Beteta, A., Wang, G., Sorbie, K. , and Mackay, E. ...
Qi, R., LaForce, T.C. , and Blunt, M.J. "Design of ...
Cramer, B., Poelchau, H.S., Gerling, P., Lopatin, N.V. , and ...
Jia, Z., Cao, R., Pu, B., Dehghanpour, H., Cheng, L., ...
Zhang, J., Zhang, X., Han, B., He, J., Liu, Z. ...
Fayazi, A., Arabloo, M. , and Mohammadi, A.H. "Efficient estimation ...
Yan, K.-L., Liu, H., Sun, C.-Y., Ma, Q.-L., Chen, G.-J., ...
Nyström, C., Alderborn, G., Duberg, M. , and Karehill, P.-G. ...
Piri, M., Prevost, J. , and Fuller, R. "Carbon Dioxide ...
McCollum, D. and Ogden, J. "Techno-Economic Models for Carbon Dioxide ...
Jaynes, D. and Rogowski, A. "Applicability of Fick's law to ...
Webb, S.W. and Pruess, K. "The use of Fick's law ...
Fuller, E.N., Schettler, P.D. , and Giddings, J.C. "NEW METHOD ...
Levintal, E., Dragila, M.I., Kamai, T. , and Weisbrod, N. ...
Marrero, T.R. and Mason, E.A. "Gaseous diffusion coefficients." Journal of ...
Ahmed, T. Reservoir engineering handbook. Gulf professional publishing, ۲۰۱۸ ...
Liu, M., Bai, B. , and Li, X. "A unified ...
Todd, B. and Young, J. "Thermodynamic and transport properties of ...
Etminan, S.R., Javadpour, F., Maini, B.B. , and Chen, Z. ...
Loeb, L.B. The kinetic theory of gases. Courier Corporation, ۲۰۰۴ ...
Duhr, S. and Braun, D. "Why molecules move along a ...
Brongersma, M.L., Halas, N.J. , and Nordlander, P. "Plasmon-induced hot ...
Basconi, J.E. and Shirts, M.R. "Effects of temperature control algorithms ...
Rusheng, Q., Yunsheng, Z., Yu, Z., Chuanqing, F., Cheng, L., ...
Jennings, S. "The mean free path in air." Journal of ...
Prabha, S.K., Gopal M, M. , and Sathian, S.P. "The ...
Bai, G., Su, J., Fu, S., Li, X., Zhou, X., ...
Xu, H., Qin, Y., Yang, D., Wang, G., Huang, Q. ...
Kalati, S.S., Khiabani, N.P., Ayatollahi, S., Mahani, H., Zivar, D. ...
An, F., Jia, H. , and Feng, Y. "Effect of ...
Ramsari, M., Jafari, A., Namdar, H. , and Khoozan, D. ...
McCain Jr, W.D. Properties of petroleum fluids. ۳ ed: PennWell, ...
Gbadamosi, A.O., Muhammed, N.S., Patil, S., Al Shehri, D., Haq, ...
Perera, M. "A review of underground hydrogen storage in depleted ...
Yekeen, N., Al-Yaseri, A., Negash, B.M., Ali, M., Giwelli, A., ...
Ali, M., Jha, N.K., Al-Yaseri, A., Zhang, Y., Iglauer, S. ...
Zeng, L., Hosseini, M., Keshavarz, A., Iglauer, S., Lu, Y. ...
Esfandyari, H., Sarmadivaleh, M., Esmaeilzadeh, F., Ali, M., Iglauer, S. ...
Aghaei, H., Al-Yaseri, A., Toorajipour, A., Shahsavani, B., Yekeen, N. ...
Hosseini, M., Fahimpour, J., Ali, M., Keshavarz, A. , and ...
Ali, M., Pan, B., Yekeen, N., Al-Anssari, S., Al-Anazi, A., ...
Mirchi, V., Dejam, M., Alvarado, V. , and Akbarabadi, M. ...
Mirchi, V., Dejam, M. , and Alvarado, V. "Interfacial tension ...
Ali, M., Yekeen, N., Pal, N., Keshavarz, A., Iglauer, S. ...
Mirchi, V. and Dejam, M. "Effect of rock surface wettability ...
Dullien, F.A. Porous media: fluid transport and pore structure. Academic ...
Bear, J. and Bachmat, Y. Introduction to modeling of transport ...
Civan, F. "Effective correlation of apparent gas permeability in tight ...
Amid, A., Mignard, D. , and Wilkinson, M. "Seasonal storage ...
Namdar, H., Khodapanah, E. , and Tabatabaei-Nejad, S.A. "Application of ...
Epelle, E.I., Obande, W., Udourioh, G.A., Afolabi, I.C., Desongu, K.S., ...
Raza, A., Arif, M., Glatz, G., Mahmoud, M., Al Kobaisi, ...
Muhammed, N.S., Haq, B., Al Shehri, D., Al-Ahmed, A., Rahman, ...
Heinemann, N., Alcalde, J., Miocic, J., Hangx, S., Kallmeyer, J., ...
Bahrami, M., Izadi Amiri, E., Zivar, D., Ayatollahi, S. , ...
Gomez Mendez, I., El-Sayed, W.M.M., Menefee, A.H. , and Karpyn, ...
Navaid, H.B., Emadi, H. , and Watson, M. "A comprehensive ...
Hematpur, H., Abdollahi, R., Rostami, S., Haghighi, M. , and ...
Ugarte, E.R. and Salehi, S. "A review on well integrity ...
Gao, K., Creasy, N.M., Huang, L. , and Gross, M.R. ...
Fernandez, D.M., Emadi, H., Hussain, A. , and Thiyagarajan, S.R. ...

نمایش کامل مراجع