Đây là cách các tổ máy phát điện hydro có thể khử cacbon trong năng lượng
Mục lục
Máy phát điện là gì và chúng hoạt động như thế nào?
Máy phát điện hydro sẽ được sử dụng để làm gì?
Phát điện phân tán để đáp ứng nhu cầu năng lượng đang tăng nhanh
Các trạm nạp hydro hoạt động bằng hơi nước riêng
Cung cấp năng lượng cho các cảng hydro
Các tổ máy phát điện (máy phát điện) là trụ cột của việc phát điện khẩn cấp và di động. Từ phục hồi sau thảm họa đến triển khai ngoài lưới điện tại các thị trường mới nổi, các đảo xa xôi và cơ sở hạ tầng quan trọng, độ tin cậy và tính linh hoạt của chúng khiến chúng trở nên không thể thiếu trong nhiều ứng dụng dự phòng và độc lập.
Trước đây, máy phát điện được cung cấp năng lượng bằng dầu diesel hoặc khí đốt tự nhiên, nhưng hiện nay chúng đang được điều chỉnh để chạy bằng hydro như một phần của quá trình chuyển đổi năng lượng.
Tập đoàn Mitsubishi Heavy Industries (MHI) vừa thử nghiệm một tổ máy phát điện động cơ hydro sáu xi-lanh công suất 500 kW tại nhà máy Sagamihara ở Nhật Bản. Tổ máy phát điện đã chứng minh được khả năng hoạt động ổn định với 100% nhiên liệu hydro trong mọi giai đoạn, từ khởi động và công suất định mức đến khi tắt máy.
Chúng ta sẽ thấy những máy phát điện này hoạt động ở đâu?
Máy phát điện đã liên tục cung cấp nguồn điện đáng tin cậy trong những môi trường khắc nghiệt.
Máy phát điện là gì và chúng hoạt động như thế nào?
Một máy phát điện kết hợp một động cơ và một máy phát điện hoặc máy phát điện xoay chiều để sản xuất điện.
Máy phát điện đốt nhiên liệu — thường là dầu diesel hoặc khí đốt — để tạo ra năng lượng cơ học dẫn động máy phát điện xoay chiều, chuyển đổi năng lượng thành điện năng. Chúng thường được sử dụng ở những nơi không có điện lưới hoặc không ổn định, như một hệ thống dự phòng tạm thời hoặc một nguồn năng lượng liên tục ngoài lưới điện.
Chúng cũng thường được sử dụng để phát điện tại chỗ trong các nhà máy hoặc cơ sở thương mại ngay cả khi có điện lưới, nhằm cải thiện hiệu suất năng lượng bằng cách thu và tái sử dụng nhiệt thải được tạo ra.
Mặc dù máy phát điện đã đóng một vai trò quan trọng trong cơ cấu năng lượng toàn cầu, nhưng tầm quan trọng của chúng ngày càng tăng. Ngành công nghiệp này được dự đoán sẽ tăng trưởng từ 42 tỷ đô la vào năm 2023 lên hơn 68 tỷ đô la vào năm 2032.
Mặc dù trước đây sử dụng nhiên liệu hóa thạch, các công ty như MHI đã và đang nỗ lực khử cacbon cho nguồn phát điện quan trọng này bằng cách chuyển đổi nó thành hydro. Một trong những con đường chính cho quá trình chuyển đổi năng lượng là hydro cháy mà không thải ra CO2 và có thể được sản xuất bằng các công nghệ "xanh" ít CO2 hoặc không phát thải.
Các phương pháp sản xuất dựa trên nhiên liệu hóa thạch vẫn chiếm ưu thế, nhưng các công nghệ ít carbon và không phát thải đang phát triển đều đặn.
Máy phát điện hydro sẽ được sử dụng để làm gì?
Mặc dù nhiều ứng dụng sẽ phát triển từ việc sử dụng máy phát điện hiện tại, nhưng những ứng dụng mới cũng đang xuất hiện.
Phát điện phân tán để đáp ứng nhu cầu năng lượng tăng nhanh
Lưới điện đang phải chịu áp lực lớn để đáp ứng nhu cầu năng lượng tăng nhanh và cung cấp một lượng lớn các nguồn năng lượng tái tạo, đặc biệt là ở các điểm nóng địa phương với mật độ cao các khu công nghiệp tiêu thụ nhiều năng lượng hoặc các trung tâm dữ liệu tiêu thụ nhiều điện.
Để đảm bảo năng lượng có sẵn khi cần thiết, các máy phát điện hydro có thể được đưa vào hoạt động như một nguồn điện phi tập trung bổ sung cho lưới điện hoặc thậm chí có thể hoạt động ngoài lưới điện.
Mặc dù sản lượng hydro carbon thấp đang tăng lên, nhưng vẫn còn khan hiếm. Phần lớn hydro vẫn được sản xuất bằng nhiên liệu hóa thạch. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), vào năm 2023, chưa đến 1% tổng sản lượng hydro đến từ các nguồn phát thải thấp.
Tuy nhiên, khoảng một phần sáu nguồn cung hydro toàn cầu hiện được tạo ra dưới dạng sản phẩm phụ trong các lĩnh vực như thép, hóa chất và chất bán dẫn. Các ngành công nghiệp này có khả năng trở thành những đơn vị đầu tiên áp dụng máy phát điện hydro, chuyển đổi sản phẩm thải thành nguồn năng lượng miễn phí.
Hydro phụ phẩm chiếm khoảng một phần sáu tổng sản lượng hydro.
Các trạm nạp hydro tự vận hành.
Với hydro là con đường chính để khử cacbon cho vận tải hạng nặng, xe tải và xe buýt đang chứng kiến sự tăng trưởng đáng kể nhất trên toàn cầu. Trung Quốc là thị trường lớn nhất sử dụng hydro trong vận tải, tiếp theo là Hàn Quốc, Mỹ, Châu Âu và Nhật Bản.
Khi cơ sở hạ tầng "tiếp nhiên liệu" hydro được mở rộng với các trạm xăng dọc theo các tuyến đường chính và xa lộ, điều này có thể cho phép một ứng dụng khác cho máy phát điện hydro. Cách hiệu quả nhất để vận chuyển và lưu trữ hydro là ở dạng lỏng. Tuy nhiên, một phần hydro lỏng sẽ bay hơi, dẫn đến thất thoát năng lượng.
Việc nạp hydro bay hơi này vào máy phát điện có thể sản xuất điện cho trạm xăng và khu vực lân cận, biến sản phẩm thải thành năng lượng hữu ích.
Các phương tiện thương mại như xe tải chiếm tỷ trọng tiêu thụ hydro lớn nhất
Cung cấp năng lượng cho các cảng hydro
Các cảng mang đến một cơ hội đầy hứa hẹn khác cho máy phát điện hydro, được thúc đẩy bởi hai xu hướng chính.
Thứ nhất, nhiều dự án sản xuất hydro đang được phát triển gần các cảng do gần các nguồn năng lượng tái tạo như gió ngoài khơi. Việc tiếp cận nguồn điện giá rẻ tại địa phương khiến những địa điểm này rất phù hợp để sản xuất hydro sạch thông qua điện phân - quá trình chiết xuất hydro từ nước bằng điện. Một ví dụ đáng chú ý là Cảng Newcastle Clear
Khu Năng lượng tại Úc, nơi MHI là đối tác.
Thứ hai, tại các quốc gia có nguồn tài nguyên tái tạo hạn chế — chẳng hạn như Nhật Bản, Hàn Quốc và Đức — các cảng sẽ là trung tâm thiết yếu cho việc nhập khẩu hydro.
Những xu hướng này cùng nhau ủng hộ việc sử dụng hydro để cung cấp năng lượng cho cơ sở hạ tầng cảng. Các máy phát điện hydro hiện đang được thử nghiệm để cung cấp năng lượng cho cần cẩu và giàn cẩu hạng nặng dùng để dỡ hàng và di chuyển container từ tàu. Và khi sản xuất và vận chuyển hydro tiếp tục mở rộng quy mô ở các khu vực ven biển — và các cảng đang khử cacbon — vai trò của chúng có thể sẽ được mở rộng.
Khu Năng lượng Sạch của Cảng Newcastle sẽ xây dựng các cơ sở sản xuất hydro sạch
Thúc đẩy quá trình khử cacbon từng bước một
Máy phát điện từ lâu đã đóng một vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng cao điểm trong nhiều bối cảnh khác nhau. Giờ đây, khi các nhà cung cấp công nghệ bắt đầu chuyển đổi chúng sang hydro — với các mô hình thương mại dự kiến sẽ ra mắt trong những năm tới — các ứng dụng tiềm năng của chúng sẽ tăng trưởng đáng kể. Nhờ khả năng mở rộng và tính linh hoạt liên ngành, máy phát điện chạy bằng hydro có thể trở thành động lực chính cho quá trình chuyển đổi năng lượng.
