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Almacenaje de hidrógeno verde en una caverna subterránea de Burgos

Propuesta de investigadores de la UPM
UPM investigacion
Esquema del proceso de generación, inyección y extracción de hidrógeno verde.
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Investigadores de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas y Energía de la Universidad Politécnica de Madrid proponen en un estudio el almacenamiento geológico de hidrógeno verde en el diapiro de Poza de la Sal (Burgos). El trabajo parte de la producción del hidrógeno a través de electrólisis, un proceso químico impulsado en este caso con el excedente de energía procedente del cercano parque eólico Páramo de Poza. 


“Si es producido mediante electrólisis, el hidrógeno es un combustible limpio que no produce gases de efecto invernadero, partículas, óxidos de azufre ni ozono troposférico, siendo vapor de agua la única emisión, lo que contribuye a la mejora de la calidad medioambiental y de salud de la población cercana”, indica Laura Valle, investigadora de la UPM y una de las autoras del estudio.


El segundo paso es su almacenamiento subterráneo en estructuras geológicas apropiadas

El segundo paso es su almacenamiento subterráneo en estructuras geológicas apropiadas. Son varios los retos a superar a la hora de almacenar el hidrógeno. Por un lado, es un elemento capaz de difundirse incluso a través de sólidos, lo que genera una pérdida del combustible almacenado y su vertido a la atmósfera. Otro aspecto a considerar, sobre todo a alta presión, es la posible fragilización de los metales o formaciones geológicas utilizadas para su confinamiento, así como el aumento de su permeabilidad.


En este sentido, señalan los autores, las cavernas de sal son almacenamientos subterráneos adecuados para el hidrógeno puro, pues presentan un buen sello y una muy baja permeabilidad, lo que asegura una mínima pérdida de hidrógeno y un riesgo muy bajo de contaminación con impurezas del entorno.


Un tremendo desafío 

En el estudio Green Hydrogen Storage in an Underground Cavern: A Case Study in Salt Diapir of Spain, los investigadores de la ETSI de Minas y Energía concluyen que el diapiro de Poza de la Sal, en Burgos, cumple los criterios geológicos, técnico-económicos y medioambientales para el almacenamiento de hidrógeno verde.


El diapiro de Poza de la Sal es una depresión circular formada por yesos, arcillas del Keuper, y una gran extensión de sal en el centro. “La baja actividad sísmica de la zona, la reducida permeabilidad y porosidad de las cavernas de sal y la cercanía al parque eólico Páramo de Poza hacen que sea un lugar adecuado para la construcción de un almacenamiento subterráneo de hidrógeno verde obtenido a partir del excedente de energía eólica”, señala la investigadora de la UPM.


Son varios los retos a superar a la hora de almacenar el hidrógeno

El diseño de la cavidad debe asegurar su estabilidad, la hermeticidad al gas almacenado y la seguridad medioambiental. Además, desde el punto de vista económico, se busca la optimización de su forma y tamaño, con el fin de almacenar la mayor cantidad de gas.


Propuesta en firme

Tras calcular los parámetros de la operación, como la temperatura de la caverna, presión litostática o de sobrecarga, densidad del hidrógeno almacenado, masa del gas y energía almacenada, los autores proponen la construcción de dos cavernas de almacenamiento con iguales dimensiones a una profundidad de 1.000 metros.


Una parte del hidrógeno almacenado (gas base o gas colchón) debe permanecer siempre en la cavidad con el fin de mantener la presión mínima que asegure su estabilidad. El resto del hidrógeno almacenado (gas de trabajo) puede ser extraído cuando sea requerido para su consumo. Los investigadores de la UPM calculan una masa de gas trabajo y gas colchón de 3.5 y 2.3 millones de kilogramos, respectivamente.


El almacenamiento de este tipo de energía permitiría compensar estos desequilibrios, y es aquí donde la tecnología del hidrógeno adquiere especial relevancia

Para calcular el número de cavernas y la capacidad total del sistema de almacenamiento, los autores han tenido en cuenta la cantidad de energía que puede suministrar el parque eólico Páramo de Poza, así como el hidrógeno necesario para rellenar la cavidad.


Las cavernas, de forma capsular, cuentan con un volumen calculado de 515,355 m3 cada una y una temperatura media de la cavidad de 32.3 °C. “La construcción de dos cavernas con las mismas dimensiones va a permitir de forma simultánea poder realizar la inyección en una de ellas y la producción de hidrógeno en la otra, pudiendo alcanzar una capacidad total de 236 GWh”, subraya Laura Valle.


El proyecto trata, en definitiva, de contribuir con la transición energética hacia un nuevo modelo más sostenible. “La variación de la radiación solar y el carácter volátil del viento hace que la producción de energía renovable fluctúe, impidiendo un suministro de forma continua”, explican los autores. El almacenamiento de este tipo de energía permitiría compensar estos desequilibrios, y es aquí donde la tecnología del hidrógeno adquiere especial relevancia.


“El hidrógeno impulsará el uso de energías renovables pues es capaz de almacenar su excedente hasta que sea requerido, aportando flexibilidad al sistema eléctrico, aspecto fundamental para alcanzar un alto grado de penetración de la generación renovable”, concluye la investigadora de la UPM.


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