Phòng thí nghiệm quốc gia Idaho và Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương đã hợp tác với Idaho Power để đánh giá tính khả thi và lợi thế của việc sản xuất hydro tại các nhà máy thủy điện hiện có.
Hình ảnh của limbi007 trên 123rf
Việc tích hợp sản xuất hydro với thủy điện có thể tăng cường sự ổn định của lưới điện thông qua lưu trữ năng lượng, tái tạo oxy cho nước để cải thiện môi trường ở hạ lưu và hỗ trợ sản xuất năng lượng khử cacbon. Dữ liệu, mô hình và phân tích được phát triển thông qua quan hệ đối tác này sẽ giúp xác định khả năng tồn tại của thủy điện và tích hợp hydro, cho Idaho và các cơ sở trên khắp Hoa Kỳ.
“INL và PNNL sẽ đánh giá việc kết hợp các công nghệ sản xuất hydro điện phân với các nhà máy thủy điện để xác định các kịch bản có thể giúp Idaho Power đạt được mục tiêu cung cấp 100% năng lượng sạch vào năm 2045,” Brett Dumas, giám đốc phụ trách các vấn đề môi trường của Idaho Power cho biết. “Cách tiếp cận này sẽ giúp tối đa hóa việc sử dụng năng lượng sạch do 17 nhà máy thủy điện của Idaho Power sản xuất.”
Thủy điện tạo ra ổn định hơn so với các nguồn năng lượng tái tạo khác và việc bổ sung sản xuất hydro có thể tăng tính linh hoạt bằng cách giúp cân bằng sản xuất năng lượng gió và mặt trời. Điều này đặc biệt quan trọng trong những giờ sử dụng điện cao điểm.
Ngoài ra, hydro được sản xuất bằng cách sử dụng điện dư thừa từ thủy điện có thể dễ dàng chuyển đổi trở lại thành điện năng khi cần thiết. Tùy chọn này sẽ đặc biệt hữu ích trong giờ cao điểm khi không có sẵn điện từ thủy điện, giúp đáp ứng nhu cầu năng lượng và giảm sự phụ thuộc vào sản xuất điện không tái tạo.
“Lưu trữ hydro làm nhiên liệu có thể giúp ổn định lưới điện và cung cấp một giải pháp thay thế sạch hơn cho việc phát điện dự phòng bằng nhiên liệu hóa thạch. Cách tiếp cận này có thể mang lại cho người vận hành hệ thống điện sự linh hoạt cao hơn để đảm bảo dịch vụ kinh tế và đáng tin cậy,” Daniel Wendt của INL, điều tra viên chính và nhà nghiên cứu của dự án cho biết.
Ngoài ra, các hồ chứa phía sau đập có thể có lượng oxy hòa tan thấp, đặc biệt là trong mùa hè và đầu mùa thu. Oxy hòa tan trong sông cần thiết cho cá và các loài thủy sinh khác. Các nhà nghiên cứu của INL và PNNL sẽ đánh giá tiềm năng sử dụng lượng oxy dư thừa được tạo ra bởi quá trình tạo hydro để tái tạo oxy cho nước ở các con sông có nhà máy thủy điện. Dumas cho biết: “Idaho Power đã nhận thấy những kết quả tích cực từ việc bổ sung oxy vào nước chảy ra từ đập Brownlee ở Hells Canyon.
INL, PNNL và Idaho Power đang thực hiện bước đầu tiên bằng cách phân tích tác động kinh tế và môi trường của việc tích hợp sản xuất hydro với thủy điện. Nhóm dự án sẽ phát triển các phương pháp phân tích và lập mô hình tiên tiến để khám phá các kịch bản triển khai khác nhau và tối đa hóa lợi ích liên quan đến sản xuất hydro dựa trên thủy điện.
Di Wu, kỹ sư nghiên cứu trưởng và trưởng nhóm kỹ thuật tại PNNL cho biết: “Để lên lịch sản xuất hydro một cách hiệu quả, cần có các kỹ thuật mô hình hóa và tối ưu hóa tiên tiến để tính đến cả cơ hội chuyển đổi năng lượng và nhu cầu oxy tùy thuộc vào các hạn chế ở cấp độ hệ thống và thành phần”. .
Các nhà nghiên cứu của INL sẽ sử dụng một công cụ phần mềm của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã được chứng minh là có hiệu quả để đánh giá kinh tế kỹ thuật của các ứng dụng sản xuất và sử dụng hydro khác. Công cụ Phân tích Hydro (H2A) có thể thực hiện các nghiên cứu sàng lọc về các công nghệ điện phân hứa hẹn nhất và các trường hợp sử dụng hydro. H2A cho phép người dùng truy cập tất cả các tính toán cũng như kiểm tra kết quả trung gian.
Các nhà nghiên cứu của PNNL sẽ dựa trên kết quả của nghiên cứu sàng lọc để lập mô hình và tối ưu hóa hệ thống sản xuất hydro . Thông qua Công cụ đánh giá lưu trữ năng lượng hydro và phân tích dữ liệu, các nhà nghiên cứu của INL và PNNL sẽ xác định cách triển khai bộ công nghệ phù hợp để đạt được hiệu suất tốt nhất.
Wendt cho biết: “Mặc dù cả thủy điện và hydro đều mang lại những lợi ích to lớn về kinh tế và môi trường, nhưng việc kết hợp sử dụng chúng trong một ứng dụng sẽ mang đến những cơ hội mới để tăng cường sự ổn định của lưới điện, cải thiện kết quả môi trường và tạo ra một nền kinh tế năng lượng sạch hơn”.
