Heavy Metal Debut: Hệ thống Metal Hydride đẳng cấp thế giới
Nhiều ngành công nghiệp và năng lượng đang bắt đầu khai thác hydro như một con đường gần như không phát thải để tạo ra điện và nhiên liệu và giải quyết một thách thức quan trọng mà các hệ thống năng lượng trong tương lai phải đối mặt: lưu trữ năng lượng.
Hydro có thể là nguyên tố nhẹ nhất trong bảng tuần hoàn, nhưng việc lưu trữ nó không phải là nhiệm vụ dễ dàng. Khí này cần áp suất cao hoặc nhiệt độ thấp để chứa nó một cách hiệu quả, điều này đặt ra những thách thức độc đáo trong việc tạo ra và xác định vị trí các cơ sở lưu trữ phù hợp. Hệ thống hydro kim loại hydride giải quyết vấn đề này bằng cách biến hydro thành chất rắn.
Hyđrua kim loại là hợp chất hình thành khi hydro được kim loại hấp thụ. Lưu trữ hydro ở dạng kim loại nhỏ gọn mang lại những lợi thế riêng biệt do khả năng tránh được các yêu cầu nghiêm ngặt đối với môi trường lớn, áp suất cao hoặc nhiệt độ thấp. Khi cần, hydro trong hyđrua kim loại có thể được giải phóng bằng cách áp dụng nhiệt và sau đó được sử dụng trong các ứng dụng từ nhiên liệu cho xe cộ đến phát điện cho cộng đồng.
Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia (NREL) đã bắt đầu hợp tác nhiều năm với GKN Hydrogen và SoCalGas vào năm 2023 để xác nhận bản trình diễn đầu tiên về hệ thống metal hydride sẽ sử dụng nhiệt thải từ các thiết bị và hệ thống phụ trợ gần đó. Sau hơn một năm thiết kế và chuẩn bị mặt bằng để xây dựng, hệ thống metal hydride đã được đưa vào sử dụng tại Cơ sở Flatirons của NREL như một phần của cơ sở hạ tầng hydro quy mô megawatt của nền tảng nghiên cứu Advanced Research on Integrated Energy Systems (ARIES).
Dự án,
Xác nhận hiệu quả cao của bể chứa Hydride Mega tại Phòng thí nghiệm ARIES (HEVHY METAL),
được tài trợ một phần bởi Văn phòng Công nghệ Pin nhiên liệu và Hydro của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE). SoCalGas cũng cung cấp 400.000 đô la tiền tài trợ nghiên cứu, phát triển và trình diễn cho dự án.
Katherine Hurst, nhà nghiên cứu chính của NREL về dự án này, cho biết:
Nền tảng và cơ sở hạ tầng ARIES tại Colorado nhằm mục đích giúp đẩy nhanh việc triển khai các công nghệ năng lượng tiên tiến liên quan đến năng lượng tái tạo, các giải pháp lưu trữ và tải tương tác,
“Bằng cách tích hợp công nghệ của GKN Hydrogen và hợp tác với các công ty tiện ích lớn như SoCalGas, chúng tôi đang phát triển các giải pháp để giải quyết sự phức tạp của các hệ thống năng lượng hiện đại.”
ARIES là nền tảng nghiên cứu tiên tiến của DOE dành cho nghiên cứu, xác thực và trình diễn tích hợp hệ thống năng lượng ở quy mô phản ánh những thách thức thực sự mà ngành công nghiệp phải đối mặt. ARIES có thể mô phỏng các kịch bản thực tế về triển khai năng lượng sạch rộng rãi, cho phép người dùng chứng minh một cách an toàn các con đường tốt nhất của họ để đạt được các mục tiêu năng lượng địa phương và quốc gia.
Năng lực hydro của ARIES cho phép các dự án chứng minh sản xuất, lưu trữ và sử dụng hydro trong môi trường lưới điện đầy đủ tích hợp với các tài sản năng lượng tái tạo như gió và mặt trời. Hydro được sản xuất bởi hệ thống điện phân màng trao đổi proton 1,25 MW sẽ được đưa vào hệ thống hydride kim loại, có thể hấp thụ và lưu trữ tới 500 kg hydro dưới dạng hydride kim loại. Khi được giải phóng trở lại hệ thống theo cách có kiểm soát, hydro sẽ được sử dụng trong máy phát điện pin nhiên liệu màng trao đổi proton 1 MW để sản xuất điện.
Ngành công nghiệp hydro vẫn còn non trẻ,
“và do đó, có xu hướng hướng đến các phương tiện lưu trữ đã biết hơn như lưu trữ hydro dạng khí hóa lỏng hoặc nén. Vì vậy, mặc dù hydride kim loại như một công nghệ lưu trữ hydro đã tồn tại trong nhiều năm, nhưng chúng tương đối mới ở quy mô công nghiệp thương mại. Cuộc trình diễn này mang đến một cơ hội tuyệt vời để chứng minh tính khả thi của chúng và làm nổi bật giá trị đề xuất độc đáo mà chúng cung cấp về mặt an toàn, diện tích, tích hợp và hiệu quả trong một hệ thống năng lượng hydro tích hợp quy mô megawatt.”
Điều chỉnh thiết lập cho các trường hợp sử dụng trình diễn thương mại
Với sân khấu được dựng tại Cơ sở Flatirons của NREL, nhóm dự án hiện đang lắng nghe khán giả của mình bằng cách thu thập ý kiến đóng góp từ các bên liên quan trong lĩnh vực viễn thông, tiện ích và cộng đồng chưa được phục vụ đầy đủ để xác định các ứng dụng đầy hứa hẹn nhằm thiết kế nhiều thí nghiệm trường hợp sử dụng khác nhau. Nhóm đặc biệt quan tâm đến việc mở rộng các cuộc trình diễn thương mại vượt ra ngoài pin nhiên liệu lên cấp độ lưới điện siêu nhỏ quy mô megawatt.
Joe Leiva của SoCalGas đã nhận được,
Ở giai đoạn trình diễn, chúng tôi tìm cách quảng bá công nghệ để giảm thiểu rủi ro,
“NREL là một con đường tuyệt vời để giảm thiểu rủi ro cho các công nghệ. Một phần trong phạm vi công việc của chúng tôi ở đây là xác minh và xác thực hiệu suất của các đơn vị và chứng minh rằng đây là một cách để sử dụng công nghệ này. Chúng tôi cũng muốn xem xét các vấn đề tài chính—chi phí để tích hợp công nghệ này là bao nhiêu và nó so sánh như thế nào với các hình thức lưu trữ khác? Chúng tôi muốn chứng minh rằng đây là một giải pháp thay thế cho khí đốt tự nhiên và có thể hoạt động được.”
Nhóm dự án sẽ xác thực hiệu suất của hệ thống cho từng trường hợp, bao gồm tốc độ xả hydro, khả năng tối đa hóa dung lượng lưu trữ 500 kg và hiệu quả chung. Nhóm cũng sẽ điều tra kinh tế kỹ thuật từ cả góc độ cung và cầu bằng cách so sánh hydro sạch từ hệ thống hydride kim loại với các công nghệ lưu trữ khác cũng như xác định các động lực và lợi ích của các trường hợp sử dụng thương mại.
Tăng cường tác động của kim loại hydride
HEVHY METAL không chỉ biến hydro thành một sản phẩm có hiệu suất cao. Dự án này thúc đẩy Hydrogen Shot của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ bằng cách cung cấp giải pháp lưu trữ hydro an toàn và chi phí thấp, sẵn sàng mang lại lợi ích đáng kể cho các cộng đồng xa xôi và không được phục vụ đầy đủ bằng cách cho phép tiếp cận năng lượng tái tạo giá cả phải chăng và bền vững, đồng thời giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch nhập khẩu. Ngoài ra, công nghệ này cũng có thể hỗ trợ phát triển cơ sở hạ tầng điện băng thông rộng cho các cộng đồng nông thôn, đảm bảo hơn nữa kết quả của sáng kiến Justice40 của Nhà Trắng.
Hurst nói,
Điều quan trọng và thú vị là phải chứng minh được khả năng tương tác của các công nghệ hydro này và cách chúng có thể được ghép nối với các công nghệ điện phân và pin nhiên liệu cũng như hiểu được hiệu suất của chúng như một hệ thống,
“Đây sẽ là hệ thống lưu trữ hydro hydride kim loại lớn nhất thế giới được tích hợp với năng lượng tái tạo và tôi mong muốn thấy nó có thể giúp cộng đồng trở nên kiên cường hơn như thế nào.”
Heavy Metal Debut: Hệ thống Metal Hydride đẳng cấp thế giới
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
