Một nền kinh tế hydro bền vững chỉ có thể thành công thông qua việc lưu trữ, vận chuyển và phân phối hydro an toàn và giá cả phải chăng. Với mục đích này, một số công nghệ có sẵn như hydro dạng khí (GH 2 ), hydro lỏng (LH 2 ), amoniac, chất mang hydro hữu cơ lỏng (LOHC) và đường ống – mỗi loại đều có ưu điểm, nhược điểm và lĩnh vực ứng dụng tương ứng. So với các giải pháp lưu trữ và vận chuyển khác, công nghệ LOHC dựa trên benzyl toluene mang lại sức mạnh tổng hợp đầy hứa hẹn cho các bên bao tiêu công nghiệp và mang lại lợi ích to lớn về mặt an toàn và xử lý.
Ngày nay, và thậm chí hơn thế nữa trong tương lai, nhiều quốc gia sẽ phụ thuộc vào việc nhập khẩu hydro để đáp ứng nhu cầu khổng lồ của họ trong các lĩnh vực năng lượng, di động và công nghiệp. Hydro xanh, được sản xuất từ các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và gió, đặc biệt cần thiết để thúc đẩy quá trình khử cacbon trong các lĩnh vực này.
Thật không may, không phải tất cả các quốc gia đều có khả năng sản xuất năng lượng tái tạo và hydro xanh với số lượng cần thiết, khiến cho việc vận chuyển đường dài trở nên quan trọng hơn để thiết lập nền kinh tế hydro toàn cầu. Đồng thời, các đặc tính của hydro phân tử làm cho nó trở thành một mặt hàng rất khó lưu trữ và vận chuyển, vì nó cực kỳ dễ bay hơi và thậm chí dễ nổ. Câu hỏi về công nghệ nào có thể 'thuần phục' nguồn năng lượng đặc biệt này và cho phép vận chuyển và lưu trữ an toàn và tiết kiệm chi phí là vô cùng quan trọng.
Các phương pháp vận chuyển hydro không theo đường ống, chẳng hạn như ở dạng GH 2 , LH 2 , amoniac hoặc liên kết với LOHC thường dễ mở rộng quy mô hơn, triển khai nhanh hơn và linh hoạt hơn khi gặp các điều kiện vận chuyển khó khăn, trong khi vận chuyển dựa trên đường ống dự kiến sẽ tiết kiệm chi phí hơn trong dài hạn, nhưng cũng có những thách thức riêng cần giải quyết.
Tuy nhiên, công nghệ LOHC dựa trên benzyl toluene nổi bật trong số các công nghệ vận chuyển hydro khác, không chỉ về mặt an toàn, tính linh hoạt và hiệu quả chi phí mà còn khi kiểm tra khả năng phối hợp có thể với các bên bao tiêu công nghiệp.
Vận chuyển hydro với LOHC
LOHC là chất lỏng mang hữu cơ có thể liên kết hóa học với hydro (hydro hóa) và giải phóng nó một lần nữa khi cần (khử hydro). Được lưu trữ trong LOHC, hydro có thể được vận chuyển đến đích dễ dàng và an toàn hơn nhiều. Sau khi hydro được giải phóng khỏi LOHC, vật liệu mang không được tiêu thụ mà thay vào đó được vận chuyển trở lại nơi sản xuất hydro và tái sử dụng cho lần vận chuyển hydro tiếp theo.
Có thể có một số LOHC, chẳng hạn như carbazole, toluene/methylcyclohexane (MCH), dibenzyl toluene hoặc benzyl toluene. Loại thứ hai có các đặc tính tích cực đặc biệt với vai trò là chất mang hydro, vì nó là dầu truyền nhiệt không cháy nổ, có khả năng gây nguy hiểm thấp hơn so với dầu diesel, đã được thiết lập tốt trong ngành dưới dạng dầu dẫn nhiệt và cũng rất ổn định so với đến các LOHC khác.
Chu trình LOHC với benzyl toluene
LOHC dựa trên benzyl toluene (LOHC-BT) không yêu cầu nhiệt độ thấp hoặc áp suất cao và có thể được vận chuyển trên một khoảng cách dài trong cơ sở hạ tầng nhiên liệu lỏng hiện có. Nó cũng không cho thấy hiện tượng đun sôi (thất thoát hydro), thậm chí không xảy ra trong thời gian dài. Đảm bảo độ tinh khiết của hydro theo tiêu chuẩn ISO-14687. Bằng cách sử dụng cơ sở hạ tầng hiện có, LOHC-BT cũng đặc biệt nhanh chóng và tiết kiệm chi phí để triển khai, đồng thời có thể tận dụng lực lượng lao động địa phương để xử lý nhiên liệu lỏng, từ đó giúp đảm bảo việc làm. Tính linh hoạt của công nghệ giúp đa dạng hóa các tuyến đường nhập khẩu – có thể vận chuyển bằng tàu bồn, sà lan, đường sắt và xe tải chở dầu.
Đặc biệt khi các cảng biển và cảng sà lan đóng vai trò là điểm trung chuyển để vận chuyển hydro tiếp theo đến các bên nhận hàng, thì LOHC-BT có lợi do khả năng gây nguy hiểm tương đối thấp so với, chẳng hạn như amoniac có độc tính cao, được coi là rất có vấn đề trong môi trường đô thị của các cảng gần các thành phố như Amsterdam, Rotterdam hoặc Hamburg.
Lợi ích của LOHC đối với các ứng dụng công nghiệp
Một đặc điểm thuận lợi của công nghệ LOHC-BT nằm trong chính quá trình hóa học: trong khi quá trình hydro hóa (lưu trữ hydro trong LOHC) là một quá trình tỏa nhiệt tạo ra năng lượng nhiệt dư thừa, thì quá trình khử hydro (giải phóng hydro từ LOHC) là một quá trình thu nhiệt. quá trình - nó đòi hỏi năng lượng bổ sung dưới dạng nhiệt.
Điều này mở ra sức mạnh tổng hợp ở khía cạnh sản xuất hydro, ví dụ, nhiệt dư thừa từ quá trình hydro có thể được đưa vào lưới nhiệt cục bộ hoặc được sử dụng để khử mặn nước biển. Về phía bên bao tiêu, ngành công nghiệp nặng với nhiều nhiệt của quá trình có thể tận dụng năng lượng dư thừa này để khử hydro từ LOHC-BT.
Các nhà máy thép nằm trong số những bên bao tiêu trong ngành có thể hưởng lợi đặc biệt từ công nghệ LOHC-BT: họ không chỉ cần hydro xanh như một dạng nguồn năng lượng trung hòa carbon mà còn cả hydro phân tử có độ tinh khiết cao cho quy trình sản xuất của họ. LOHC-BT có thể dễ dàng được lưu trữ tại địa điểm thu mua để giải phóng hydro theo yêu cầu, đây là chìa khóa để sử dụng trong công nghiệp. Các nhà máy thép cũng có rất nhiều nhiệt dư thừa có thể được tích hợp trong quy trình khử hydro LOHC-BT, giúp giảm tổng chi phí sở hữu.
Ấn tượng của nghệ sĩ về nhà máy giải phóng hydro LOHC 1,5 tpd, theo kế hoạch sẽ được xây dựng ở Rotterdam, Hà Lan, vào năm 2025/2026
Các công nghệ vận chuyển hydro được so sánh
Khi so sánh các công nghệ vận chuyển hydro khác nhau, rõ ràng là không có một giải pháp hoàn hảo nào cho tất cả các ứng dụng. Vì mỗi công nghệ vận tải đều có những ưu điểm và nhược điểm cụ thể tùy thuộc vào ứng dụng, nên cần phải có một cách tiếp cận bất khả tri về mặt công nghệ. Ngoài công nghệ LOHC nêu trên, một số giải pháp hiện đang là tâm điểm thảo luận công khai.
Hydro nén (CH 2 ) được lưu trữ trong các bình áp suất thích hợp (ví dụ bình áp suất) ngày nay đã được sử dụng rộng rãi như một công nghệ vận chuyển cũng như di động. Tuy nhiên, nó chỉ hiệu quả về mặt chi phí đối với khoảng cách rất ngắn và năng lượng đầu vào để nén tương đối cao, khiến nó không phù hợp cho xuất nhập khẩu quốc tế ở quy mô công nghiệp.
Hydro hóa lỏng ở -253°C (LH 2 ) có mật độ lưu trữ cao, đang được nghiên cứu chuyên sâu và đã được sử dụng trong một số lĩnh vực (ví dụ: ngành công nghiệp ô tô và hàng không vũ trụ). Tuy nhiên, đầu vào năng lượng đáng kể và chi phí kỹ thuật cao cho quá trình hóa lỏng, lưu trữ và vận chuyển là một thách thức, đặc biệt đối với vận chuyển quy mô lớn trên một khoảng cách dài. LH 2 đòi hỏi cơ sở hạ tầng phức tạp và cách nhiệt tốn kém. Đồng thời, khó có thể tránh khỏi hiện tượng đun sôi, tức là sự bay hơi của hydro trong quá trình vận chuyển và lưu trữ.
Amoniac (NH 3 ) được sử dụng với lượng lớn trong công nghiệp phân bón. Trong tương lai, hydro xanh có thể được lưu trữ dưới dạng NH 3 và sau đó được vận chuyển trên những con tàu viễn dương đã được phê chuẩn hóa chất. Sau khi vận chuyển, phân tử hydro có thể được tách ra khỏi NH 3 bằng phương pháp cracking.
Tuy nhiên, do tính chất độc hại và ăn mòn cao, amoniac là một chất rất nguy hiểm chỉ có thể được vận chuyển và lưu trữ với nhiều nỗ lực và chi phí. Do đó, việc vận chuyển đường dài hydro ở dạng NH 3 đến người dùng cuối trở nên khó khăn hơn nhiều. Việc tách hydro ra khỏi NH 3 cũng đòi hỏi nhiều năng lượng ở nhiệt độ cao và công nghệ cracking cần thiết cho quá trình tách chưa tồn tại ở quy mô công nghiệp lớn. Hydro được giải phóng cũng sẽ phải được xử lý rộng rãi để đạt được độ tinh khiết tương ứng.
Việc vận chuyển hydro dạng khí, nén dựa trên đường ống giúp vận chuyển một lượng lớn năng lượng tương đối an toàn. Vì mục đích này, phải xây dựng các đường ống mới hoặc nâng cấp các đường ống dẫn khí đốt tự nhiên hiện có. Việc xây dựng các đường ống dẫn mới đi kèm với các khoản đầu tư rất cao và có xu hướng được xã hội chấp nhận một cách tiêu cực. Việc chuyển đổi các đường ống dẫn khí tự nhiên hiện có phải được kiểm tra đối với từng trường hợp riêng lẻ. Sự sẵn có của các máy nén cần thiết để vận chuyển hydro quy mô lớn vẫn đang được nghiên cứu và việc kết nối những người tiêu dùng mới không phải lúc nào cũng có thể thực hiện được.
Chẳng hạn, việc xây dựng một 'xương sống hydro' của châu Âu với các đường ống dẫn khí đốt tự nhiên được chuyển đổi chủ yếu có thể thúc đẩy kết nối các nguồn hydro và người tiêu dùng trên toàn châu Âu với chi phí rất thấp. Tuy nhiên, nó chỉ có thể đáp ứng một phần nhu cầu vận tải dự kiến cho châu Âu, vì không phải tất cả các nguồn và người tiêu dùng đều có thể được liên kết mà không cần xây dựng các đường ống mới.
Phần kết luận
Do quá trình chuyển đổi toàn cầu của các hệ thống năng lượng cũng như quá trình khử cacbon của ngành công nghiệp và tính di động sẽ đòi hỏi phải xuất và nhập khẩu hydro xanh, tiết kiệm chi phí, nên cơ sở hạ tầng vận chuyển đáng tin cậy và an toàn cho khối lượng hydro công nghiệp là yếu tố then chốt để thành công. Tất cả các công nghệ vận tải nêu trên sẽ góp phần thúc đẩy nền kinh tế hydro toàn cầu và phải được xem xét trong ngắn hạn và dài hạn. LOHC-BT là một trong những giải pháp rất hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích về mặt an toàn, khả năng xử lý và tính linh hoạt. Sức mạnh tổng hợp của nó với các bên bao tiêu công nghiệp tiềm năng có nhiều năng lượng nhiệt dư thừa, chẳng hạn như các nhà máy thép, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc xem xét các công nghệ vận chuyển hydro khác nhau trong từng trường hợp cụ thể, nhằm tối đa hóa lợi thế vốn có của từng công nghệ .
Giới thiệu về LOHC Hydro
Hydrogenious LOHC bổ sung mắt xích còn thiếu vào chuỗi giá trị hydro hiệu suất cao trên toàn cầu. Dựa trên công nghệ LOHC đã được chứng minh với benzyl toluene làm môi trường mang, Hydrogenious LOHC cho phép cung cấp hydro linh hoạt cho người tiêu dùng trong ngành công nghiệp và di động trên toàn cầu, sử dụng cơ sở hạ tầng nhiên liệu lỏng thông thường. Được thành lập vào năm 2013, danh mục đầu tư của nó và của các công ty liên doanh ngày nay bao gồm các ứng dụng dựa trên LOHC cố định và di động (trên tàu). Hydrogenious LOHC Technologies, có trụ sở chính tại Erlangen, Đức, cung cấp – trong khuôn khổ quan hệ đối tác EPC với Bilfinger – (khử) nhà máy chìa khóa trao tay hydro hóa, dịch vụ vận hành & bảo trì và hậu cần LOHC. Hydrogenious LOHC Emirates, có trụ sở tại Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất và là một liên doanh với Dịch vụ Mỏ dầu & Hợp đồng Chuyên dụng của Emirates (ESCO),
