Các nhà khoa học sử dụng máy học để khám phá tác động của khí đệm đối với việc lưu trữ hydro dưới lòng đất
của Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos
Tín dụng: Pixabay/CC0 Miền công cộng
Các nhà khoa học của Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos đang phát triển các mô hình học máy mạnh mẽ—một ứng dụng trí tuệ nhân tạo—để mô phỏng hoạt động lưu trữ hydro dưới lòng đất trong nhiều tình huống khí đệm khác nhau. Điều này sẽ đóng một vai trò quan trọng trong nền kinh tế carbon thấp trong tương lai.
Mohamed Mehana, nhà khoa học chính của nhóm cho biết: “Một trong những phương pháp thiết thực nhất để lưu trữ hydro là các tầng chứa nước mặn sâu hoặc các bể chứa hydrocarbon đã cạn kiệt”. “Nhưng để làm được điều này, trước tiên chúng tôi cần bơm khí đệm vào bể chứa, khí này sẽ thay thế chất lỏng hiện có và cung cấp hỗ trợ áp suất để thu hồi hydro.”
Các nhà khoa học đã nghiên cứu tác động của các loại khí đệm, thường là khí metan, cacbon dioxit hoặc nitơ, đối với các hệ thống lưu trữ hydro dưới lòng đất như vậy. Tuy nhiên, người ta chưa bao giờ hiểu đầy đủ về việc khí đệm sẽ ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất của hoạt động lưu trữ hydro dưới lòng đất.
Trong một bài báo gần đây, được xuất bản trên Tạp chí Quốc tế về Năng lượng Hydro, nhóm Los Alamos đã nghiên cứu thành công các kịch bản khí đệm toàn diện, cung cấp những hiểu biết quan trọng về tác động của các loại khí đệm khác nhau đến hiệu suất lưu trữ hydro dưới lòng đất.
Một giải pháp phức tạp
Mở rộng nền kinh tế hydro là một phần quan trọng trong nỗ lực khử cacbon của quốc gia. Và giống như xăng, khí hydro sẽ cần được sản xuất và lưu trữ trong khu vực để cung cấp năng lượng cho xe bán tải sử dụng năng lượng sạch, tạo ra điện trực tiếp và cung cấp khả năng phục hồi cho các nhà máy điện mặt trời trong những tháng mùa đông.
Quốc gia sẽ cần khai thác nhiều loại hồ chứa ngầm để đạt được quy mô này. Các nghiên cứu trước đây tập trung vào một tập hợp các điều kiện địa chất và hoạt động. Nhưng để mô phỏng các kịch bản trong thế giới thực, mô hình của nhóm Los Alamos đã tính đến nhiều điều kiện địa chất, sự hiện diện của nước và tác động vận hành của một số loại khí đệm.
Shaowen Mao, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ của nhóm Los Alamos cho biết: “Việc lưu trữ hydro dưới lòng đất rất phức tạp do tính chất độc đáo của hydro và điều kiện vận hành phức tạp”. "Chúng ta cần tối đa hóa khả năng thu hồi và độ tinh khiết của hydro trong các giai đoạn thu hồi đồng thời giảm thiểu rủi ro trong sản xuất nước. Hiểu được những yếu tố này và các yếu tố khác là điều cần thiết để giúp việc lưu trữ hydro dưới lòng đất trở nên khả thi về mặt kinh tế."
Để thực hiện điều này, nhóm Los Alamos đã sử dụng mô hình học máy mạng thần kinh sâu, phân tích sự kết hợp của các thông số địa chất và vận hành để mô phỏng sự biến đổi của các tình huống trong thế giới thực. Trong bài báo, nhóm nghiên cứu đã lưu ý những phát hiện chính, một số trong đó bao gồm:
lời hứa kỹ thuật về việc lưu trữ hydro dưới lòng đất trong đá xốp do hiệu suất lưu trữ được cải thiện theo chu kỳ,
những ưu điểm và nhược điểm của việc lưu trữ hydro dưới lòng đất trong các tầng chứa nước mặn và các bể chứa hydrocarbon đã cạn kiệt, và
tác động của các kịch bản khí đệm khác nhau đến khả năng thu hồi hydro, độ tinh khiết, rủi ro tạo ra nước và khả năng phun vào giếng trong đá xốp.
Cuộc điều tra kéo dài nhiều năm
Bài viết này được xây dựng dựa trên nhiều năm nghiên cứu về lưu trữ hydro tại Los Alamos, một trong những tổ chức đầu tiên khám phá công nghệ này từ nhiều góc độ.
Các nhà khoa học ở Los Alamos đã nghiên cứu dòng chảy và hoạt động vận chuyển của hydro trong môi trường dưới bề mặt, giúp làm sáng tỏ tác động của khí đệm đối với hiệu suất lưu trữ hydro dưới lòng đất.
Một phần khác của nghiên cứu này, tất cả đều đang diễn ra, đã khám phá các địa điểm lưu trữ hydro tiềm năng ở khu vực Intermountain West, một nỗ lực kết hợp tính chất vật lý của các thành tạo địa chất dưới bề mặt với các mô phỏng được hỗ trợ bởi máy học.
Tuy nhiên, một nhánh nghiên cứu khác đang nỗ lực phát triển các công cụ có thể đánh giá độ tin cậy, rủi ro và hiệu suất của việc lưu trữ hydro trong nhiều điều kiện khác nhau. Công việc sau này đã dẫn đến OPERATE-H2, phần mềm đầu tiên có sẵn trong ngành tích hợp công nghệ học máy tiên tiến để tối ưu hóa việc lưu trữ hydro.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
