岩石に電気パルスを照射して地質水素を生成する技術

• 地下水素貯蔵(UHS)の4つの地質学的形成(塩空洞、ライニング岩石空洞、枯渇炭化水素貯留層、塩水帯水層)を比較した包括的レビューが発表された
• 塩空洞は60~180barの圧力下で年間6~12サイクルの運用が可能で高い注入性と純度維持を実現するが、設置場所が限定される
• 枯渇炭化水素貯留層はTWh規模の貯蔵容量と既存インフラを活用できる利点を持つ

• ドイツ北部の既存ガス田・塩水帯水層を活用した地下水素貯蔵(UHS)の実現可能性を、坑井データと3D地震探査を用いた構造モデルと動的シミュレーションにより評価した
• 純H2ケースではH2の高い移動度と低い粘性により生産ピークが鋭く、低下が速く、水生産が増加する一方、CH4リッチな作動ガスはより安定した流動挙動を示すことがシミュレーションで明らかになった
• モンテカルロシミュレーションによる地図ベースの推定で、近隣の旧ガス田におけるUHS開発の有望な条件が示された

• 2024年10月時点で中国では岩塩空洞8施設、枯渇石油・ガス貯留層26施設が建設され、大規模地下貯蔵施設の約90%を占める
• 最も成熟した貯蔵媒体は石油と天然ガスで、次いで圧縮空気とCO2。地下水素貯蔵とヘリウム貯蔵は開発初期段階にとどまる
• 主なリスクとして坑井・亀裂からの漏洩、キャップロックや空洞のシール喪失、圧力誘発破壊、塩クリープ、サイクル損傷、水素関連の微生物・地球化学反応、材料劣化、CO2プルーム移動が挙げられる

• 本研究は欧州規制、ISOおよびDNV規格、監視実務、並びに代表的なCCS・UGS・UHSケーススタディを評価し、UHS向けの統合マルチドメイン監視フレームワークを提案した。
• フレームワークはサブサーフェス、ニアサーフェス、サーフェス、リモート、デジタルの5つの補完的監視ドメインで構成され、異種監視データを統合する概念的なデジタルツインアーキテクチャを含む。
• 4D地震探査、光ファイバーセンシング、水素漏洩検知システム、衛星・UAVベース観測など地球物理学・地球化学・微生物学・大気・デジタル監視技術の統合を重視している。

従来の地熱貯留層評価モデルでは単一の評価パラメータに依存しており、地熱抽出性能の正確かつ効果的な評価を妨げている。また、冷水注入による機械的変形は、流体挙動と地熱エネルギー回収の両方に大きな影響を与える。本研究では、熱・水理・力学(THM)連成単一亀裂モデルを、有限要素法フレームワークを用いて開発した。このモデルは、地熱抽出効率と貯留層岩石の変形を多パラメータで評価できる。シミュレーション結果によると、貯留層温度は注入井から生産井にかけて徐々に低下し、約200日間の初期安定生産期間の後、出口温度は徐々に低下する。注入井と生産井の間の優先的な「最速流路」の存在は、安定生産期を維持する上で重要な…