Studi numerico modellistici a supporto dello stoccaggio di idrogeno nel sottosuolo

Il progetto denominato "Studi numerico-modellistici a supporto dello stoccaggio di idrogeno nel sottosuolo", sviluppato nell’ambito del Progetto Tecnologie dell’Idrogeno, ha come obiettivo principale la messa a punto di una metodologia, basata su simulazioni numeriche, finalizzata a verificare la fattibilità dello stoccaggio geologico dell’idrogeno, in particolare dal punto di vista della sicurezza. Tale metodologia prevede una serie di step successivi: il primo consiste nella modellazione geologica e statica tridimensionale del sottosuolo, il secondo nella realizzazione di simulazioni fluidodinamiche atte a riprodurre i cicli di iniezione e produzione di idrogeno nel sottosuolo ottenendo come principale risultato la variazione nel tempo del campo di pressione dei fluidi, il terzo il trasferimento e l’interpolazione dei dati di pressione ottenuti dalla fluidodinamica sulla griglia di calcolo utilizzata per le successive simulazioni, il quarto è rappresentato dalle simulazioni geomeccaniche che consentono di valutare le deformazioni indotte, infine, l’ultimo step consiste nell’analisi della stabilità delle faglie eseguita attraverso il calcolo della slip tendency. In aggiunta il progetto ha previsto lo svolgimento delle seguenti attività:

• 1. riproduzione di un caso benchmark individuato in letteratura al fine di verificare e validare il modulo esistente in GeoSIAM per trattare miscele di idrogeno e metano. Il corretto funzionamento del codice GeoSIAM, sviluppato in RSE, è stato verificato confrontando i risultati ottenuti sul caso benchmark con quelli conseguiti per il medesimo caso utilizzando il codice commerciale di riferimento Eclipse™;
• 2. simulazioni fluidodinamiche e geomeccaniche applicate ad un caso sintetico: seguendo la metodologia messa a punto sono state condotte simulazioni su un caso sintetico ispirato al contesto geologico dell’offshore adriatico, con l’obiettivo di comprendere gli effetti che le operazioni di stoccaggio di idrogeno potrebbero avere sulla deformazione del sottosuolo e sulla stabilità delle faglie. Queste simulazioni hanno fornito importanti informazioni per la valutazione della sicurezza e della sostenibilità dello stoccaggio sotterraneo dell’idrogeno.

La metodologia e le simulazioni sviluppate hanno diverse potenzialità applicative:

• favorire e supportare lo sviluppo sicuro ed efficiente dello stoccaggio geologico dell'idrogeno come tecnologia chiave per la transizione energetica. A tale scopo gli studi numerici modellistici sono ritenuti indispensabili per promuovere la realizzazione di progetti industriali di stoccaggio di idrogeno nel sottosuolo, specialmente in formazioni porose;
• valutazione della sicurezza e della fattibilità tecnica dello stoccaggio geologico, attraverso l’analisi dei principali parametri (es. pressioni, portate), lo studio del comportamento del fluido nel sottosuolo, la verifica dell'estensione della bolla di gas, della tenuta della roccia di copertura (caprock) e della stabilità strutturale del serbatoio;
• supporto all’individuazione di siti potenzialmente idonei allo stoccaggio di idrogeno (es. giacimenti di metano depleti o acquiferi salini).

• compagnie energetiche, interessate a soluzioni per la flessibilità del sistema energetico e la decarbonizzazione;
• enti di ricerca e sviluppo, per studi avanzati su tecnologie e processi di stoccaggio;
• Istituzioni pubbliche e organismi di regolazione, per la definizione di linee guida, regolamenti e standard di sicurezza per lo stoccaggio geologico dell’idrogeno;
• professionisti del settore (es. geologi e ingegneri di giacimento) coinvolti nella valutazione dei siti potenzialmente idonei e nella progettazione di operazioni di stoccaggio, potrebbero utilizzare la metodologia e i risultati di studi come questo per le loro analisi di fattibilità tecnico-economica e di sicurezza.