نقش ذخیره‌سازی زیرزمینی هیدروژن در تأمین انرژی پایدار کشور

نوع مقاله : سر مقاله

نویسنده
استادیار، دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
چکیده
گذار به سوی منابع انرژی پاک و پایدار، یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های قرن حاضر به شمار می‌رود. در این میان، هیدروژن سبز، که از منابع تجدیدپذیر مانند باد و خورشید تولید می‌شود، به‌عنوان یک حامل انرژی امیدبخش برای کربن‌زدایی شناخته شده است. با این حال، یکی از چالش اصلی در بهره‌برداری گسترده از هیدروژن، ذخیره‌سازی ایمن، مقرون‌به‌صرفه و در مقیاس بزرگ آن است. در این راستا، ذخیره‌سازی هیدروژن در ساختارهای زیرزمینی[1] به‌عنوان راه‌حل کلیدی و استراتژیک برای تضمین امنیت و پایداری انرژی مطرح می‌شود.
ایران با برخورداری از پتانسیل‌های زمین‌شناسی مناسب، از جمله مخازن تخلیه‌شده نفت و گاز، سفره‌های آب‌شور عمیق[2] و سازندهای نمکی[3] فرصتی استثنایی برای توسعه این فناوری پیشرفته در اختیار دارد. توسعه این ظرفیت نه‌تنها امکان ذخیره‌سازی حجم انبوهی از هیدروژن تولیدی در زمان‌های مازاد تولید انرژی را فراهم می‌کند، بلکه به‌عنوان یک منبع انعطاف‌پذیر، تضمین‌کننده تأمین پایدار انرژی در زمان اوج مصرف یا کاهش موقت تولیدات انرژی تجدیدپذیر خواهد بود.
انواع مختلفی از ساختارهای زیرزمینی برای ذخیره هیدروژن مورد استفاده قرار می‌گیرند که هر یک  مزایا و ملاحظات خاص خود را دارند. مخازن تخلیه‌شده نفت و گاز به دلیل زیرساخت‌های موجود و شناخت زمین‌شناسی نسبتاً خوب، گزینه‌ای سریع‌الوصول و اقتصادی محسوب می‌شوند. سفره‌های آب‌شور عمیق نیز که حاوی آب‌شور غیرقابل شرب هستند، پتانسیل ذخیره‌سازی حجم بسیار بالایی از گاز را دارا بوده و در عین حال نیازمند مطالعات زمین‌شناسی دقیق‌تر و ارزیابی واکنش‌های شیمیایی احتمالی هیدروژن با سنگ و سیالات موجود در محیط متخلخل سنگ می‌باشند. در این میان، گنبدهای نمکی[4] که با انحلال کنترل‌شده لایه‌های نمک ایجاد می‌شوند، به دلیل نفوذناپذیری بالای نمک، امکان ذخیره‌سازی ایمن هیدروژن با حداقل اتلاف و قابلیت پاسخ‌گویی سریع به تغییرات تقاضا را فراهم می‌کنند. برای مدیریت و پایش این ساختارهای زیرزمینی، می­توان از فناوری‌های نوین هوش مصنوعی بهره گرفت. الگوریتم‌های هوش مصنوعی و یادگیری ماشین با تحلیل حجم عظیمی از داده‌های لرزه‌نگاری، چاه‌نگاری، فشار و دما، قادر به مدل‌سازی و پیش‌بینی رفتار مخزن، تشخیص نشت‌های احتمالی در مراحل اولیه، بهینه‌سازی عملیات تزریق و برداشت، و ارزیابی ریسک‌های مرتبط با واکنش­های میکروبی یا شیمیایی هیدروژن خواهد بود.
چشم‌انداز آینده ذخیره‌سازی زیرزمینی هیدروژن در جهان و به‌ویژه برای کشور ما، بسیار روشن و حیاتی است. با شتاب‌گرفتن تولید هیدروژن سبز در مقیاس جهانی، نیاز به راه‌حل‌های ذخیره‌سازی مقیاس‌پذیر و اقتصادی بیش از پیش احساس می‌شود. کشورهای پیشرو در اروپا (مانند انگلیس، آلمان، هلند) و آمریکای شمالی در حال اجرای پروژه‌های پایلوت و تجاری سازی این فناوری هستند.
برای ایران، توسعه ذخیره‌سازی زیرزمینی هیدروژن، نه‌تنها یک گزینه، بلکه یک ضرورت استراتژیک به‌شمار می‌آید. این اقدام می‌تواند کشور را به یک قطب منطقه‌ای در زنجیره ارزش هیدروژن سبز تبدیل کند، امنیت انرژی را با ایجاد یک حامل انرژی پاک تقویت نماید، از زیرساخت‌های موجود نفت و گاز در دوران گذار انرژی بهره‌مند شود و سهم قابل توجهی در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و تحقق تعهدات زیست‌محیطی داشته ایفا نماید.
سرمایه‌گذاری در پژوهش‌های کاربردی، توسعه فناوری‌های پیشرفته پایش مبتنی بر هوش مصنوعی، تدوین چارچوب‌های نظارتی مناسب و جذب مشارکت بخش خصوصی و بین‌المللی، ارکان اصلی موفقیت در بهره‌برداری از این پتانسیل عظیم زیرزمینی برای تضمین آینده‌ای پایدار برای کشور خواهند بود.
 
[1] Underground Hydrogen Storage (UHS)
[2] Aquifers
[3] Salt Caverns
[4] Salt Dome

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

The Role of Underground Hydrogen Storage in Securing Sustainable Energy in Iran

نویسنده English

Mehdi Razavifar
Assistant Professor, Faculty of Chemical and Petroleum Engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran
چکیده English

The transition toward clean and sustainable energy sources is one of the greatest challenges of the 21st century. In this context, green hydrogen, produced from renewable sources such as wind and solar power, has emerged as a promising energy carrier for decarbonization. However, one of the main challenges in the widespread use of hydrogen lies in its safe, cost-effective, and large-scale storage. This is where underground hydrogen storage becomes a key and strategic solution to ensure energy security and sustainability.
Iran, with its favorable geological potential—including depleted oil and gas reservoirs, deep saline aquifers, and salt formations—possesses a unique opportunity to develop this advanced technology. Expanding this capacity not only enables the storage of large volumes of excess hydrogen produced during times of energy surplus but also serves as a flexible source to secure energy supply during peak demand or temporary reductions in renewable energy production.
Various types of underground structures can be used for hydrogen storage, each with its own advantages and considerations. Depleted oil and gas reservoirs, due to existing infrastructure and relatively well-understood geology, offer a quick and economical option. Deep saline aquifers, which contain non-potable brine, have the potential for very large gas storage volumes, although they require more detailed geological studies and careful assessment of potential chemical interactions between hydrogen and the porous rock media. Among these, salt caverns, formed through controlled dissolution of salt layers, provide high containment integrity, enabling safe hydrogen storage with minimal losses and rapid response to demand fluctuations.
For effective monitoring and management of underground storage systems, artificial intelligence (AI) technologies can play a vital role. AI and machine learning algorithms can analyze large datasets from seismic surveys, well logging, pressure, and temperature measurements to model and predict reservoir behavior, detect early-stage leaks, optimize injection and withdrawal operations, and assess risks associated with microbial or chemical reactions involving hydrogen.
The future outlook for underground hydrogen storage—globally and especially in Iran—is bright and critical. As the global production of green hydrogen accelerates, the need for scalable and economical storage solutions becomes increasingly urgent. Leading countries in Europe (such as the UK, Germany, and the Netherlands) and North America are already implementing pilot projects and moving toward commercial-scale underground hydrogen storage.
For Iran, the development of this technology is not merely an option but a strategic necessity. It can position the country as a regional hub in the green hydrogen value chain, strengthen energy security by establishing a clean energy carrier, utilize existing oil and gas infrastructure during the energy transition, and contribute significantly to reducing greenhouse gas emissions and fulfilling environmental commitments.
Investment in applied research, the development of advanced AI-based monitoring technologies, formulation of regulatory frameworks, and active engagement of the private sector and international partners are the key pillars for successfully harnessing this vast underground potential to secure a sustainable future for the country.

کلیدواژه‌ها English

Underground Hydrogen Storage (UHS)
Aquifers
Salt Caverns
Salt Dome

  • تاریخ دریافت 10 خرداد 1404
  • تاریخ بازنگری 15 تیر 1404
  • تاریخ پذیرش 30 تیر 1404