Cuộc thử nghiệm đầu tiên tại Úc về sản xuất và lưu trữ hydro xanh như một phần của lưới điện siêu nhỏ chạy bằng năng lượng mặt trời và gió từ xa đã phát hiện ra rằng ngành năng lượng vẫn đang trong “quá trình học hỏi đáng kể” khi nói đến việc tích hợp hydro tái tạo vào các hệ thống điện thực tế.
Hình ảnh: Horizon Power
Tuần này, chính quyền Tây Úc đã công bố Báo cáo chia sẻ kiến thức công cộng đầu tiên về Lưới điện vi mô hydro tái tạo Denham, một dự án thử nghiệm sử dụng máy điện phân hydro và pin nhiên liệu thay thế cho nhiên liệu hóa thạch.
Dự án mang tính đột phá này đã hoàn thành vào cuối năm 2022 như một phần của dự án nâng cấp lớn cho lưới điện vi mô lai hiện có của thị trấn du lịch ven biển Denham, nơi trước đây hoạt động bằng sự kết hợp giữa năng lượng gió và điện diesel.
Một pin 1,5MW/1,7MWh mới, trang trại năng lượng mặt trời 640 kW riêng biệt và bộ điều khiển lưới điện siêu nhỏ cũng được lắp đặt để phối hợp kiểm soát các nguồn năng lượng khác nhau, bao gồm điện do hydro tạo ra và điện từ ba tua-bin gió được tân trang lại.
Thành phần hydro xanh được thiết kế để sử dụng điện từ trang trại năng lượng mặt trời 704kW chuyên dụng để sản xuất hydro bằng hai máy điện phân 174kW, được nén và lưu trữ dưới dạng khí tại chỗ trong hệ thống lưu trữ áp suất.
Mục đích là khi không có nguồn điện từ năng lượng mặt trời, Horizon Power sẽ sử dụng hydro được lưu trữ thông qua một pin nhiên liệu 100kW để sản xuất điện – nguồn cung cấp điện tái tạo “cơ bản” để bổ sung cho nguồn điện diesel tại Denham.
“Tôi muốn thấy Tây Úc trở thành cường quốc năng lượng tái tạo và hydro sẽ đóng vai trò quan trọng trong tương lai năng lượng sạch của chúng ta”, thủ tướng Tây Úc Roger Cook phát biểu tuần này.
“Dự án sáng tạo này giúp giảm sự phụ thuộc của chúng tôi vào dầu diesel ở những vùng xa xôi, cung cấp nguồn điện sạch hơn, giá cả phải chăng và đáng tin cậy cho Denham.”
Nhưng báo cáo Chia sẻ kiến thức dài 22 trang này đã thẳng thắn chỉ ra những cạm bẫy trên con đường này và những rào cản vẫn cần phải vượt qua để hydro tái tạo có thể đóng vai trò có ý nghĩa trong việc hỗ trợ lưới điện tái tạo.
Ví dụ, báo cáo lưu ý rằng khi lần đầu tiên tìm kiếm biểu hiện quan tâm vào đầu năm 2020, "không có công ty nào ở Úc mà Horizon Power có thể xác định là đã hoàn thành cơ sở sản xuất hydro tái tạo, sử dụng hydro trực tiếp để phát điện trong hệ thống điện thông qua pin nhiên liệu.
“Các nhà thầu EPC, các công ty kỹ thuật địa phương và các cơ quan quản lý địa phương cũng có ít kinh nghiệm xử lý các công nghệ này và toàn bộ ngành đang trong quá trình học hỏi đáng kể.”
Nói như vậy, chúng ta đã có nhiều bài học kinh nghiệm từ Microgrid Hydro tái tạo Denham, bao gồm việc việc sản xuất điện mặt trời không liên tục có thể không lý tưởng cho hoạt động trơn tru và bền vững của các thiết bị điện phân hydro.
Lưới điện siêu nhỏ Hydro tái tạo Denham. Nguồn: Horizon Power
Báo cáo cho biết: "Mối lo ngại là sản lượng điện mặt trời có thể giảm xuống dưới tải của bộ điện phân do các hiện tượng mây, do đó, việc cung cấp điện cho bộ điện phân từ sản lượng 'tức thời' của trang trại điện mặt trời có thể không đủ để cung cấp tối thiểu 30 phút hoạt động liên tục theo yêu cầu".
“Ngoài ra, người ta còn xác định rằng hiện tượng mây có thể gây ra hiện tượng dừng và bắt đầu vào những ngày nhiều mây rải rác.
“Với mỗi lần khởi động cần thời gian chạy 38 phút, [điều này] có thể dẫn đến việc sử dụng các nguồn năng lượng khác vì bộ điện phân vẫn tiếp tục hoạt động ở mức công suất thấp trong khi mây vẫn tiếp tục bao phủ.”
Báo cáo kết luận rằng giải pháp cho vấn đề này có thể là bổ sung thêm pin.
Báo cáo cho biết: “Sau khi thiết kế phát triển, có vẻ như bất kỳ Hệ thống Hydro nào trong tương lai (phụ thuộc nhiều vào năng lượng tái tạo không liên tục) có thể cần cân nhắc đến việc cung cấp BESS, có đủ công suất để cung cấp điện cho máy điện phân trong một vài chu kỳ khởi động và cung cấp các chức năng dự trữ vận hành và làm mịn cho các hệ thống phát điện bằng năng lượng mặt trời và/hoặc năng lượng gió”.
Báo cáo cũng lưu ý rằng pin nhiên liệu hydro cũng có những hạn chế khi không thể cung cấp điện ngay khi gió yếu hoặc mặt trời khuất sau đám mây.
Báo cáo cho biết: "Thời gian phản hồi của pin nhiên liệu hiện không được kỳ vọng là có thể cung cấp những biến động nhanh về tải do những hạn chế về mặt cơ học của pin nhiên liệu, vì vậy pin nhiên liệu có thể cung cấp nguồn tải cơ bản nhưng có những hạn chế trong việc hỗ trợ điện áp và tần số".
“Trong trường hợp của Denham, máy phát điện diesel hoặc BESS sẽ thực hiện chức năng này để duy trì sức mạnh của hệ thống. Horizon Power sẽ điều tra những hạn chế này của pin nhiên liệu trong giai đoạn tiếp theo.”
Những thách thức khác đối với sự thành công của dự án là vị trí của lưới điện siêu nhỏ, nằm ở khu vực xa xôi, dễ xảy ra lốc xoáy với nhiệt độ cao vào mùa hè và nguồn cung cấp nước hạn chế.
Báo cáo lưu ý rằng có một "sự đánh giá thấp về lượng nước uống cần thiết để vận hành hiệu quả nhà máy hydro, lưu ý rằng nước là nguồn tài nguyên quý giá ở Denham, nơi có hai nguồn cung cấp nước lưới trong thị trấn: nước có chất lượng uống được và nước mặn".
Báo cáo cũng lưu ý rằng thiết kế ban đầu không đủ khả năng làm mát và vận hành bình điện phân và bình chứa nhiên liệu, dẫn đến nhu cầu về hệ thống tháp giải nhiệt bay hơi lớn hơn.
Báo cáo cho biết: “Sự thiếu kinh nghiệm của Horizon Power, nhà thầu chính và nhà thầu phụ trong việc tích hợp các gói thiết bị khác nhau là rất đáng kể”.
“Sự thiếu kinh nghiệm này đã khiến các sản phẩm thiết kế và kỹ thuật phải trải qua nhiều lần lặp lại hơn dự kiến, gây ra sự chậm trễ đáng kể về thời gian cho toàn bộ dự án.
“Tuy nhiên, cần lưu ý rằng nâng cao kiến thức về ngành là một trong những mục tiêu chính của dự án này.”
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
