Khắc phục sự biến động của năng lượng tái tạo: Các nhà nghiên cứu giải thích tại sao hydro xanh là 'tốt nhất'

Khắc phục sự biến động của năng lượng tái tạo: Các nhà nghiên cứu giải thích tại sao hydro xanh là 'tốt nhất'

    Một nhóm nghiên cứu tại Viện Nghiên cứu Năng lượng Hàn Quốc đã chứng minh thành công tính hiệu quả của hệ thống hydro xanh được sử dụng để bổ sung cho sự biến động của năng lượng tái tạo. Hydro xanh là hydro thu được bằng cách điện phân nước, trong đó năng lượng điện có nguồn gốc từ các nguồn tái tạo như năng lượng mặt trời và năng lượng gió được đưa vào nước để sản xuất hydro và oxy. Phương pháp sản xuất này là quy trình sản xuất hydro thân thiện với môi trường và không phát thải carbon dioxide.

    Vượt qua sự biến động của năng lượng tái tạo, hydro xanh là 'tốt nhất'

    Một bản tóm tắt đồ họa cho nghiên cứu về vai trò của hydro xanh đối với việc chuyển đổi năng lượng thành năng lượng từ khí đốt (P2G2P). Nguồn: Viện nghiên cứu năng lượng Hàn Quốc

    Tiến sĩ Joungho Park và nhóm nghiên cứu của ông tại Phòng thí nghiệm Khoa học tính toán và AI năng lượng thuộc Viện Nghiên cứu Năng lượng Hàn Quốc (KIER) đã kết luận rằng hydro xanh, tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển đổi và lưu trữ năng lượng dư thừa, là cách hiệu quả nhất để khắc phục tình trạng này. sự biến động của lưới điện năng lượng tái tạo kết hợp năng lượng mặt trời và gió.

    Nghiên cứu được công bố trên tạp chí  Chuyển đổi và quản lý năng lượng .

    Năng lượng tái tạo ngày càng được nhấn mạnh như một phương tiện quan trọng để đạt được mức độ trung hòa carbon và an ninh năng lượng. Tại Hội nghị các bên Liên hợp quốc lần thứ 28 (COP-28, tháng 12 năm 2023), một thỏa thuận đã đạt được nhằm tăng gấp ba công suất sản xuất năng lượng tái tạo vào năm 2030.

    Để hỗ trợ sáng kiến ​​toàn cầu này, Hàn Quốc cũng đã công bố “Chiến lược mở rộng phân phối và tăng cường chuỗi cung ứng năng lượng tái tạo” (Bộ Thương mại, Công nghiệp và Năng lượng, tháng 5 năm 2024) để hỗ trợ sự tăng trưởng bền vững của năng lượng tái tạo trong nước. Ngành công nghiệp năng lượng.

    Để mở rộng năng lượng tái tạo, điều quan trọng là phải quản lý sự biến đổi của các yếu tố như bức xạ mặt trời và tốc độ gió không liên tục, bên cạnh việc phân phối. Để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong hoạt động điện lực đòi hỏi khả năng ứng phó linh hoạt với cả tình trạng thiếu và thừa. Là một giải pháp, công nghệ Power-to-Gas (P2G) được đề xuất, sử dụng năng lượng tái tạo dư thừa để sản xuất hydro xanh không chứa carbon và bù đắp cho sự thay đổi thông qua việc sử dụng kịp thời.

    Vượt qua sự biến động của năng lượng tái tạo, hydro xanh là 'tốt nhất'

    Một phương pháp nghiên cứu tập trung vào vai trò của hydro xanh đối với quá trình chuyển đổi năng lượng từ khí thành năng lượng (P2G2P). Nguồn: Viện nghiên cứu năng lượng Hàn Quốc

    P2G (Power-to-Gas) là công nghệ chuyển đổi điện thành khí, chẳng hạn như hydro hoặc metan, sử dụng năng lượng điện tái tạo từ các nguồn như năng lượng mặt trời và gió và cho phép lưu trữ.

    Nhóm nghiên cứu đã phát triển một mô hình để xác định quy mô tối ưu và xác minh tính hiệu quả của hệ thống hydro xanh cần thiết cho lưới điện năng lượng tái tạo. Mô hình này dựa trên dữ liệu thời tiết và dữ liệu nhu cầu điện của đảo Jeju, nơi sản xuất năng lượng mặt trời và gió chiếm 20% tổng sản lượng điện. Điều này cho phép mô hình đạt được quy mô tối ưu của hệ thống hydro xanh phù hợp với mục tiêu năm 2030 là đạt được 21,6% thị phần sản xuất năng lượng tái tạo.

    Khi dữ liệu khí tượng như tốc độ gió, bức xạ mặt trời và nhiệt độ được đưa vào mô hình đã phát triển, sản lượng điện sản xuất hàng giờ sẽ được tính toán và so sánh với dữ liệu nhu cầu điện thực tế. Bằng cách này, các nhà nghiên cứu có thể kiểm tra mức độ đầy đủ của cung và cầu điện, đồng thời trong trường hợp cung cấp quá mức hoặc thiếu hụt, họ có thể áp dụng hệ thống hydro và pin xanh để xác định hệ thống tối ưu Chi phí điện năng quy dẫn (sLCOE) và Xác suất tổn thất Nguồn điện (LPSP). Do đó, tính khả thi và ổn định về mặt kinh tế của từng hệ thống pin và hydro xanh có thể được xác định như là một hàm của quy mô và có thể dự đoán được quy mô tối ưu.

    sLCOE (Chi phí điện được quy dẫn theo hệ thống) là thuật ngữ chỉ chi phí điện được quy dẫn, được tính bằng cách chia tổng vốn và chi phí vận hành để phát điện cho tổng lượng điện được giao. Không giống như LCOE truyền thống, dựa trên tổng lượng điện sản xuất và không tính đến chi phí tổn thất điện năng như hạn chế sản lượng, sLCOE giải quyết những thiếu sót này bằng cách xem xét lượng điện được giao.

    LPSP (Xác suất cung cấp điện bị mất) là một chỉ báo về độ ổn định của lưới điện, được tính bằng cách chia lượng điện được cung cấp cho lượng điện cần thiết. Giá trị gần bằng 0 cho thấy nguồn điện đáp ứng đầy đủ nhu cầu. Nếu giá trị lớn hơn 0 nghĩa là nhu cầu không được đáp ứng đầy đủ, có thể dẫn đến mất điện. Vì vậy, cần có một hệ thống chuyển đổi và lưu trữ năng lượng để bù đắp sự thiếu hụt này.

    Vượt qua sự biến động của năng lượng tái tạo, hydro xanh là 'tốt nhất'

    Tiến sĩ Jungho Park giải thích khái niệm ghép nối khu vực để sử dụng hydro xanh. Nguồn: Viện nghiên cứu năng lượng Hàn Quốc

    Kết quả mô phỏng sử dụng mô hình cho thấy, khi chỉ sử dụng năng lượng mặt trời thì pin là giải pháp hiệu quả nhất để khắc phục sự biến đổi, trong khi chỉ sử dụng năng lượng gió thì hydro xanh là giải pháp hiệu quả nhất. Tuy nhiên, khi kết hợp năng lượng mặt trời và năng lượng gió như nhau, hydro xanh cho thấy hiệu quả kinh tế cao nhất và tổn thất cung cấp điện thấp nhất. Phát hiện này phù hợp với các định hướng chính sách thúc đẩy triển khai cân bằng cả năng lượng mặt trời và năng lượng gió, đồng thời có thể đóng vai trò là dữ liệu nền tảng để thiết lập các chiến lược chuyển đổi năng lượng tái tạo.

    Tiến sĩ Park, tác giả đầu tiên, cho biết: “Nghiên cứu này rất có ý nghĩa vì nó xác minh tính hiệu quả của việc sử dụng hydro xanh để giải quyết sự mất ổn định của lưới điện và các vấn đề hạn chế sản lượng phát sinh từ việc mở rộng năng lượng tái tạo”.

    Ông nói thêm: “Bằng cách thiết kế các thiết lập hệ thống lưu trữ và chuyển đổi năng lượng tối ưu phù hợp với đặc điểm và tình hình của các khu vực khác nhau, nghiên cứu này cung cấp thông tin chi tiết cho chính phủ và các công ty để phát triển các chiến lược liên quan đến hydro xanh, từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc ra quyết định hợp lý”.

    Mời đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
    FanPage:  https://www.facebook.com/Pacific-Group
    YouTube:  https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt 

    Zalo
    Hotline