Microbial risks associated with hydrogen underground storage in Europe

For å redusere utslippene av klimagasser til atmosfæren må vi gå bort fra fossile brensler og over til et grønt og bærekraftig samfunn. Hydrogen kan spille en stor rolle i dette, da det er en universell energibærer og kan brukes til å drive biler eller skip, varme opp bygninger, smelte stål eller produsere elektrisitet. For denne overgangen vil vi trenge mye hydrogen gjennom hele året. Men hvor kan vi lagre alt dette hydrogenet om sommeren, når vi ikke trenger så mye? Underjordisk hydrogenlagring (UHS) gir oss muligheten til å lagre overskuddshydrogen i forskjellige dype geologiske formasjoner. Saltkaverner, akviferer og uttømte hydrokarbonforekomster (gassreservoarer) kan brukes til denne typen lagring. Der kan hydrogenet oppbevares i dager, uker eller måneder, til det trengs. Når det pumpes tilbake, kan det enten brukes direkte eller omdannes til elektrisitet senere. Lagringsstedene i undergrunnen inneholder imidlertid ofte mikroorganismer, og det er kjent at noen typer kan leve av hydrogen og forårsake mange problemer. Vi ønsker å forstå hvilke typer mikrober som utløses av hydrogenlagring, deres vekstatferd og mulige hemming. I vårt HyLife-prosjekt vil vi ta prøver, analysere og karakterisere mange forskjellige potensielle lagringssteder over hele Europa, med fokus på de mikrobielle effektene på de forskjellige stedene. Vi håper å finne nøkkelfaktorer for å forstå de mikrobielle risikoene bedre og gjøre sikker og robust UHS mulig. Til nå har vi samlet over 50 prøver fra potensielle lagringssteder i hele Europa, hvor vi har karakterisert den kjemiske sammensetningen og identifisert det mikrobielle samfunnet som er til stede. De fleste prøvene er testet for hydrogenforbruk basert på et bredt sett med metoder vi har utviklet og standardisert i prosjektet. Spesielt porøse reservoarer synes å være utsatt for mikrobiell hydrogenaktivitet. Det gjennomføres spesifikke kinetiske tester som vil munne ut i biomodellering for å forstå begrensende faktorer bedre. Det er gjennomført biocid-tester som vil danne grunnlag for forretningsmodellberegninger. Alle funn vil bli oppsummert i en åpen database ved prosjektets slutt for å bidra til å finne de beste hydrogenlagringsreservoarene i Europa. Partnere: NORCE, NTNU, BRGM, Inria, TUL, Isodetect, Geostock

Many renewable energy systems utilize “Power-to-Gas” technologies, which use renewable electricity to produce hydrogen (H2), a universal energy carrier. To ensure a secure supply of H2 throughout the year, it is essential to have flexible, large-scale storage to balance expected fluctuations of energy-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 that could hold up to 920 TWh; this would be sufficient for a mid-range scenario of 2,500 TWh of annual H2 demand in 2050 with at least 30% storage capacity (1, 2). It is a known fact that many of these potential underground storage sites harbour diverse microbial communities and that H2 is not only a perfect energy carrier for human industry but also for microbial metabolisms. While microorganisms consume the H2, they can induce microbial-triggered risks including loss of the stored H2, risks to operational safety and deterioration in quality by H2S production, biocorrosion and changes of the reservoir properties (3). As the demand for more H2 storage rises, it is therefore important to understand the extent of the microbial presence and activity within the different types of sites (salt caverns, porous media including aquifers and gas reservoirs). HyLife will produce valuable insights on what types of microbes are present and how they will influence the stored H2 through extensive sampling across Europe. Direct results will be a) aligned and tested methodologies to maximize comparability, b) an open database on detected microorganisms within the broad range of storage site conditions, c) microbial factors for field screening to minimize the risk when selecting sites. We will also assess related environmental risks, test potential mitigation options and produce insightful techno-economic business analyses.