Microbiological Opportunities and Challenges of Hydrogen Underground Storage

For å utvikle Norges energisystem i en bærekraftig retning kreves det en rekke innovative energisystemløsninger som sikrer tilstrekkelig og stabil energiforsyning over tid. Mange fornybare energisystemer benytter seg av «Power-to-Gas»-teknologi, som bruker fornybar elektrisitet til å produsere hydrogen. For å sikre en stabil hydrogenforsyning gjennom hele året er det avgjørende å ha fleksible, store energilagringsløsninger som kan balansere forventede svingninger i energiproduksjon og -etterspørsel. Underjordisk lagring har blitt foreslått som en gunstig løsning for mellomlang til langvarig lagring, på grunn av de store tilgjengelige volumene. MOCHyS har som mål å forstå hvilken rolle og innflytelse mikroorganismer kan ha på lagret hydrogen ved å undersøke muligheten for å bruke eksisterende gassreservoarer som er rikelig til stede på den norske kontinentalsokkelen. De har en rekke kjemiske og fysiske egenskaper (spesielt saltholdighet, temperatur, trykk), og det er kjent at mange av disse reservoarene huser mangfoldige mikrobielle samfunn. Det sentrale spørsmålet vi ønsker å besvare når det gjelder underjordisk hydrogenlagring, er: Når mikrober under overflaten kommer i kontakt med det injiserte hydrogenet, vil de da begynne å forbruke det? Vi tok prøver fra seks forskjellige offshore-reservoarer i både Norge og Danmark og karakteriserte både de kjemiske og mikrobielle egenskapene. I omfattende berikings- og veksttester undersøker vi for tiden hvordan mikrober vil samhandle med tilført hydrogen. Videre tester vi mineralers og trykks innflytelse på den mikrobielle aktiviteten. Våre resultater vil være avgjørende for beslutningstakere som skal foreta en realistisk vurdering av potensielle lagringssteder og utvikle utvalgskriterier og spesifikke overvåkingsverktøy.

Developing Norway’s energy system in a sustainable direction requires a variety of innovative energy system solutions to secure sufficient and stable energy supply over time. Many renewable energy systems utilize “Power-to-Gas” technologies, which use renewable electricity to produce hydrogen (H2). To have a secure supply for H2 throughout the year, it is essential to have flexible, large-scale energy storage solutions to balance expected fluctuations of electricity-production and -demand. Underground/subsurface storage has been proposed as a favourable solution for mid-to long-term storage, due to the large available volumes. The proposed project addresses specifically the option of using existing gas reservoirs as H2 storage sites. These porous reservoirs are abundant on the Norwegian Continental Shelf having a variety of chemical and physical properties (specifically salinity, temperature, pressure) and a variety of microbial life. It is a known fact that many of these reservoirs harbour diverse microbial communities and that H2 is not only a perfect energy carrier for human industry but also for microbial metabolisms. The key question in underground H2 storage we want to answer is: When the subsurface microbes are in contact with the injected H2, will they start consuming it? This would entail not only H2 loss (economic loss) but also could trigger subsequent mechanisms like H2S formation and loss of hydraulic properties. Our ambition is that our findings will be the first to generate knowledge on the question as to whether and which kind of microbes will be active players during H2 underground storage and whether all potential sites will be affected by microbial related risks like H2S formation. The novel results will be essential for our and other industry stakeholders and decision makers to realistically estimate operational risks of the storage sites, develop screening criteria and specific monitoring tools.