Thermodynamical and mechanical modelling of an artificially excavated LRC facility for Hydrogen storage

The energy transition we are experiencing and will continue to experience in the coming decades is characterized by the replacement of conventional energy vectors of fossil origin with clean alternatives with low environmental impact. Hydrogen is a candidate to be the protagonist of this transition, especially the one produced thanks to electricity deriving from renewable sources (Green H2). Since this type of plant is characterized by intermittent operation, given the nature of the source, the production of this gas is limited to the periods of availability of the latter. In order to be able to guarantee a supply of hydrogen capable of satisfying the demand profile, the construction of a storage system is therefore necessary. This thesis deals with the modeling, from a thermodynamic and mechanical point of view, of a LRC (Lined Rock Cavern) system, capable of accumulating large quantities of gas. It is an artificially excavated cavern, lined with a thin layer of steel to prevent a possible gas leak. The aim is to guarantee the process feasibility, highlighting its strong points and underlining its weaknesses, to provide a solid basis for any future developments.

La transizione energetica che stiamo vivendo e continueremo a viere nei prossimi decenni è caratterizzata dalla sostituzione di vettori enrgetici convenzionali di origine fossile, con alternative pulite a basso impatto ambientale. L'Idrogeno si candida ad essere protagonista di questa transizione, specialmente quello prodotto grazie ad energia elettrica derivante da fonti rinnovabili (Green H2). Essendo questo tipo di impianti caratterizzato da un funzionamento intermittente, data la natura della fonte, la produzione di questo gas è limitata ai periodi di disponibilità di quest'ultima. Al fine di poter garantire una fornitura di Idrogeno in grado di soddisfare il profilo di domanda, è quindi necessaria la costruzione di un sistema di stoccaggio. Questa tesi si occupa di modellare, dal punto di vista termodinamico e meccanico, un sistema LRC (Lined Rock Cavern), in grado di accumulare grandi quantità di gas, Si tratta di una caverna scavata artificialmente, rivestita da un sottile strato di acciaio per prevenire un'eventuale fuoriuscita di gas. Lo scopo è garantire la fattibilità del processo, evidenziandone i punti forti e sottolineandone le debolezze, così da poter fornire una solida base per eventuali sviluppi futuri.