| Popis: |
The objective of HYBRIT RP1 is to explore and assess pathways to fossil-free energy-mining-iron-steel value chains and thereby provide a basis for industrial development activities and the necessary future transformative change in this field. A large-scale storage capacity for hydrogen gas is an important component of the proposed HYBRIT concept. Underground storage in lined rock caverns provides a reasonable option: a large-scale demonstration plant for storage of natural gas was constructed in Sweden in 2002 and has operated safely since then. Considering that this lined rock cavern facility was constructed for natural gas, the present report investigates the current research needs to allow for underground storage of hydrogen gas in such a facility. This will serve as a basis for the research in Work Package 2.3 of HYBRIT RP1. Studying the experiences from decades of Swedish and international research and practice on the construction of underground gas storage facilities, the conclusion is that the lined rock cavern concept seems a reasonable way forward. In terms of rock engineering research, there are currently no critical research issues; however, a development of a previously proposed risk-based design framework for lined rock caverns may further strengthen the ability to manage risks related to underground gas storage facilities. The report identifies several potential research questions on this topic to be further studied: development of a risk-based design approach using subset simulation, the optimization potential of the concrete thickness in the lining, and the effect of spatial variation of rock mass properties on a location’s suitability for the storage facility. Additionally, the report identifies the potential effect of hydrogen embrittlement on the steel lining as a critical research issue to ensure safe storage of hydrogen gas in lined rock caverns. However, as this issue is not related to rock engineering, but a material issue, it will not be covered further in Work Package 2.3. Syftet med HYBRIT RP1 är att undersöka och utvärdera möjliga vägar till att göra värdekedjorna för energi-gruva-järn-stål fossilfria och därigenom ge en grund för industriella utvecklingsarbeten och den framtida omställningen. En viktig del i HYBRIT-konceptet utgörs av behovet av lagring av stora volymer vätgas. Lagring i inklädda bergrum är ett möjligt alternativ: en storskalig demonstrationsanläggning för lagring av naturgas byggdes 2002 i södra Sverige och har använts sedan dess. Eftersom denna anläggning konstruerades för naturgas, är syftet med denna rapport att undersöka det nuvarande forskningsbehovet för att kunna lagra vätgas i en sådan typ av anläggning. Detta kommer att utgöra basen för det fortsatta arbetet inom delprojekt 2.3 i HYBRIT RP1. Efter att ha studerat resultaten från svensk och internationell forskning, samt erfarenheterna från byggnation av inklädda bergrum för gaslagring, är slutsatsen att inklädda bergrum utgör ett rimligt alternativ för lagring av vätgas. Avseende bergmekanik finns det för närvarande inga kritiska frågeställningar. Däremot finns möjlighet att vidareutveckla riskbaserade dimensioneringsmetoder för inklädda bergrum, vilket kan stärka förmågan till god riskhantering vid byggnation av sådana anläggningar. Rapporten identifierar flera forskningsuppslag inom detta område att arbeta med inom delprojekt 2.3: utveckling av en riskbaserad dimensioneringsmetod med hjälp av subset-simulering, studie av optimeringspotentialen för betongliningens tjocklek, samt hur bergmassans rumsliga variation påverkar en plats lämplighet för anläggandet av ett inklätt bergrum. Avseende materialfrågor finns dock en kritisk frågeställning för underjordisk vätgaslagring: vätgasförsprödning av stålliningen ses som ett möjligt problem och bör studeras vidare. Men eftersom detta inte är relaterat till bergmekanik kommer det inte att studeras vidare inom delprojekt 2.3. QC 20180620 HYBRIT |
