Theo các chuyên gia năng lượng Hà Lan, sự tích hợp của các ngành công nghiệp khí và gió ngoài khơi là không thể tránh khỏi, với kết quả là sự hợp lực mang lại lợi ích cho cả hai ngành - và hành tinh - theo các chuyên gia năng lượng Hà Lan. Leigh Collins báo cáo.
Các trang trại gió ngoài khơi một ngày nào đó sẽ sản xuất “hydro xanh” sẽ được bơm vào bờ bằng các đường ống dẫn khí hiện có, trong khi các nhà máy điện chạy bằng khí nổi đưa điện vào lưới điện trên bờ bằng các đường dây truyền tải được xây dựng cho trang trại gió ngoài khơi.
Theo một báo cáo công nghiệp gần đây, việc tích hợp hệ thống như vậy là “không thể tránh khỏi” trong tương lai - một phần của sự hợp tác giữa ngành gió và khí đốt của Hà Lan.
“Với ... không gian hạn chế có sẵn trong khu vực Biển Bắc của Hà Lan ... sự hiệp lực giữa các mục đích sử dụng khác nhau phải được tìm ra và tối ưu hóa,” báo cáo “tài liệu làm việc” ban đầu về Dự án Đổi mới Năng lượng Biển Bắc, do không - tổ chức nghiên cứu lợi nhuận TNO kết hợp với Shell, Siemens và công ty khí đốt tự nhiên thuộc sở hữu nhà nước Hà Lan EBN.
“Hiệu quả hoạt động tổng thể, hiệu quả kinh tế và môi trường có thể được cải thiện đáng kể nhờ (một phần) chia sẻ cơ sở hạ tầng, dịch vụ ngoài khơi, nguồn nhân lực, sản phẩm và kiến thức ... Vì những lý do này, việc tích hợp hệ thống trong lĩnh vực năng lượng ngoài khơi là khó tránh khỏi.”
Sự hợp lực đang được thảo luận của các ngành công nghiệp khí đốt và gió ngoài khơi có thể được chia thành bốn nhóm: điện khí hóa các dàn khí đốt; năng lượng khí đốt; khí để dây; và xây dựng và O&M.
Điện khí hóa các giàn khí
Lựa chọn tốt nhất để hợp lực trong ngắn hạn - theo TNO và Hiệp hội Năng lượng gió Hà Lan, NWEA - là điện khí hóa các giàn khí đốt ngoài khơi. Hiện tại, hầu hết các nền tảng đều tạo ra điện năng cần thiết cho quá trình nén và xử lý khí ngốn điện từ các máy phát điện chạy bằng khí đốt hoặc diesel tại chỗ. Các con số liên quan không phải là không đáng kể - các máy phát điện riêng lẻ có xu hướng có công suất từ 10-50MW và mười giàn máy lớn nhất ở vùng biển Hà Lan sẽ thải ra một triệu tấn CO 2 hàng năm trong vòng mười năm tới, theo báo cáo do TNO dẫn đầu. .
“Đối với nhà khai thác dầu khí, lượng khí thải giảm xuống, cộng với chi phí vận hành và bảo trì của các hệ thống dẫn động bằng điện thấp hơn nhiều so với các hệ thống dẫn động bằng khí, vì vậy đó cũng là một lợi ích về chi phí,” Rene Peters, giám đốc công nghệ khí đốt cho biết. tại TNO, người đang đóng vai trò lãnh đạo trong Dự án Đổi mới Năng lượng Biển Bắc. Ông cũng chỉ ra rằng nhiều máy phát điện chạy bằng khí đốt và diesel ở các vùng biển của Hà Lan cần có những sửa đổi tốn kém để đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải quốc gia có hiệu lực vào ngày 1 tháng 1 năm 2019.
Vì vậy, điện khí hóa nền tảng rõ ràng là có lợi cho ngành công nghiệp khí đốt. Nhưng điều gì sẽ xảy ra đối với lĩnh vực gió ngoài khơi đang phát triển nhanh của Hà Lan - dự kiến sẽ bổ sung 700MW gió ngoài khơi mỗi năm cho đến năm 2023 và sau đó khoảng 1GW hàng năm từ 2023-30?
“Giờ đây, chúng tôi có một lưới điện ngoài khơi chỉ được sử dụng để sản xuất năng lượng gió, nhưng khi bạn cũng sử dụng lưới điện đó cho các mục đích khác nhau, chẳng hạn như cho các giàn khí đốt, bạn có thể chia nhỏ chi phí,” chuyên gia ngoài khơi của NWEA, Hilbert Klok cho biết.
“Chúng tôi muốn làm cho gió ngoài khơi rẻ hơn, không chỉ cho các trang trại gió mà còn cho lưới điện ngoài khơi, thuộc sở hữu của [nhà điều hành lưới điện quốc gia] TenneT,” ông nói thêm. “Cung cấp năng lượng bền vững cho các nền tảng khí đốt cũng sẽ mang lại cho ngành gió một thị trường lớn hơn - một người sử dụng ổn định lớn khác [gió ngoài khơi] mà bạn có thể thực hiện một số thỏa thuận và điều đó luôn tốt.”
Tuy nhiên, Klok không bị thuyết phục về giá trị của việc cung cấp năng lượng gió ngoài khơi cho các giàn khí đốt.
Ông nói: “Chúng tôi không chắc chắn về những lợi ích mà năng lượng gió mang lại. “Chúng tôi thấy một số điều tích cực và chúng tôi muốn điều tra thêm.”
Vì vậy, liệu ngành công nghiệp khí có yêu cầu các tuabin được xây dựng đặc biệt để cung cấp các nền tảng, hay nó sẽ lấy năng lượng từ các dự án gió đã xây dựng hoặc trong tương lai?
Peters nói: “Kịch bản hấp dẫn nhất là nguồn điện sẽ được lấy từ các công viên gió hiện có hoặc đã được quy hoạch. "Cũng có những trường hợp đang được xem xét nơi các tuabin gió được nhắm mục tiêu cụ thể để cung cấp năng lượng cho nền tảng."
Klok chỉ ra rằng các giàn khí đốt chạy bằng gió ngoài khơi cũng sẽ phải được kết nối với lưới điện trên bờ. "Trong những thời điểm không có đủ gió, bạn sẽ cần phải vận chuyển điện từ bờ biển đến các nền tảng đó."
Peters lập luận rằng sẽ có ý nghĩa về mặt tài chính nếu kết nối các nền tảng với các đường dây tải điện đang được xây dựng để liên kết các trang trại điện gió ngoài khơi với lưới điện.
Nó cũng sẽ khả thi về mặt kỹ thuật đối với các nền tảng không nối lưới, nhận nguồn điện dự phòng từ bộ lưu trữ pin trên nền tảng hoặc các cơ sở sản xuất khí đốt hiện có.
Năng lượng khí đốt
Khi các giàn khí đốt không còn khả thi về mặt thương mại, chúng cần phải ngừng hoạt động. Việc cắm giếng an toàn cũng như di dời và xử lý các giàn khoan và đường ống có thể tiêu tốn hàng chục triệu đô la, vì vậy ngành công nghiệp đang tìm cách để kéo dài tuổi thọ của các nền tảng của nó, hoặc tránh ngừng hoạt động hoàn toàn.
Các nghiên cứu gần đây cũng chỉ ra rằng chi phí ngừng hoạt động đã được chứng minh là đắt hơn so với dự kiến của các nhà khai thác.
Ngoài điện khí hóa, các phương pháp khác đã được đề xuất để kéo dài thời gian sử dụng hữu ích của dự án, bao gồm các giải pháp thu giữ và lưu trữ carbon và các giải pháp pin ngoài khơi, nhằm cân bằng sản lượng thay đổi từ các trang trại gió ngoài khơi.
Nhưng lựa chọn ưa thích của ngành dường như là năng lượng thành khí đốt - hay cụ thể hơn là chuyển đổi năng lượng gió ngoài khơi thành “hydro xanh” (xem bảng).
Ý tưởng là tương đối đơn giản. Các ngân hàng máy điện phân công nghiệp trên các giàn bán ngừng hoạt động sẽ phân tách các phân tử nước thành oxy và hydro bằng cách sử dụng dòng điện, và H 2 sau đó được bơm lên bờ bằng các đường ống dẫn khí hiện có.
Peters cho rằng thậm chí không cần thiết phải gửi năng lượng gió ngoài khơi vào bờ. Nó có thể được vận chuyển đơn giản dưới dạng các phân tử hydro thông qua các đường ống dẫn khí hiện có và được chuyển đổi trở lại thành điện trên bờ nhờ pin nhiên liệu - loại bỏ nhu cầu về cáp truyền tải dưới biển đắt tiền.
Tuy nhiên, lợi ích chính của ngành gió ngoài khơi sẽ là trong một tương lai không xa, Peters nói.
Các nhà điều hành các trang trại gió ngoài khơi của Hà Lan được đảm bảo thu nhập theo thỏa thuận trong 15 năm - cụ thể là giá mỗi MWh mà họ đã thắng thầu. Ví dụ, tập đoàn do Shell đứng đầu đã thắng thầu 680MW vào tháng 12 cho các dự án Borssele 3 & 4, sẽ nhận được 54,50 € cho mỗi MWh được sản xuất.
Các dự án bán sản lượng của họ trên thị trường điện bán buôn, nhưng nếu giá thấp hơn tỷ lệ đình công đã thỏa thuận - Chính phủ Hà Lan sẽ tính thêm phần chênh lệch thông qua trợ cấp SDE +.
Tuy nhiên, khi hết 15 năm đó, sản lượng sẽ phải được bán trên thị trường mở mà không cần nạp thêm tiền. Và khi một dự án ngoài khơi đang tạo ra lượng năng lượng cao, có khả năng 10GW còn lại của gió ngoài khơi của Hà Lan dự kiến sẽ được lắp đặt vào năm 2030 cũng sẽ làm như vậy - dẫn đến tình trạng dư cung trên thị trường và giá thấp.
“Sau khoảng thời gian [15 năm] đó, có một mối quan tâm [bởi các nhà khai thác gió]: liệu chúng ta có thể thực sự xây dựng một tổ hợp với lưu trữ năng lượng ngoài khơi để chúng ta cũng có thể cung cấp khi giá tốt không?” Peters nói.
Ông nói thêm rằng một giải pháp hydro xanh tiết kiệm chi phí khó có thể xảy ra cho đến sau năm 2030 - trước khi thời kỳ trợ cấp kéo dài 15 năm sắp kết thúc. Ông nói, vào thời điểm đó, sản lượng từ các trang trại gió ngoài khơi sẽ lớn đến mức cần phải mở rộng mạng lưới trên bờ tốn kém — thay vào đó là sử dụng các đường ống dẫn khí đốt không dùng điện.
NWEA cũng không bị thuyết phục về nhu cầu sản xuất hydro ngoài khơi.
Klok nói: “Chúng tôi phải nghiên cứu thêm để xem điều đó có thực sự mang lại lợi ích cho ngành gió hay không. “Có thực sự có thể sản xuất điện thành khí đốt trên một nền tảng khí đốt cũ không? Tôi cũng có thể tưởng tượng rằng nếu bạn cung cấp năng lượng khí đốt trên bờ, thì bạn có thể có những nhà máy [máy điện] lớn hơn. ”
Ông cho biết thêm, hydro chỉ là một trong nhiều lựa chọn lưu trữ khả thi và chỉ ra rằng hiệu suất khứ hồi của năng lượng từ năng lượng thành khí đốt hiện nay là khá thấp. “Vì vậy, có lẽ cuối cùng thì việc vận chuyển nó bằng đường điện vào bờ và cất giữ theo cách khác vẫn rẻ hơn - hoặc chỉ cần [chấp nhận] bán nó với giá thấp hơn.
“Chúng tôi không nói" không ", nhưng chúng tôi cũng không nói" có ". Chúng tôi sẽ xem liệu điều đó có khả thi trong tương lai hay không. ”
Khí đốt & đường truyền tải điện
Thay vì đưa khí vào bờ qua đường ống, thay vào đó nó có thể được đốt tại các nhà máy điện chạy bằng khí ngoài khơi, với điện năng được sản xuất được gửi vào bờ qua các dây dẫn dưới biển - tốt nhất là dọc theo cùng một đường dây truyền tải kết nối các trang trại điện gió ngoài khơi với bờ biển.
"Lưới điện [ngoài khơi] [cho gió ngoài khơi] nói chung không được sử dụng hoặc sử dụng hết vì năng lượng gió không phải lúc nào cũng tạo ra ở mức công suất cao nhất," Peters nói. “Điều đó có nghĩa là lưới điện thường được sử dụng ở mức trung bình 40-50% từ hầu hết các công viên gió.
“Điều này cho phép phát triển các mỏ khí bị mắc kẹt [tức là không kinh tế để khai thác]. [Vấn đề] đối với một số mỏ mắc cạn là không có cơ sở hạ tầng khí đốt gần đó để xuất khí vào bờ, và việc lắp đặt một đường ống dẫn sẽ quá tốn kém. Nhưng những cánh đồng này có thể trở thành kinh tế nếu gần đó có kết nối lưới điện, ví dụ, tại một công viên gió gần đó.
“Sau đó, khí có thể được sản xuất dưới dạng điện và sau đó được đưa vào bờ theo cách đó, mà không cần đến đường ống dẫn khí. Đó là một tùy chọn mà chúng tôi đang xem xét đối với một số lĩnh vực, nhưng ở Vương quốc Anh cũng có sự quan tâm đến tùy chọn tích hợp này ”.
Cũng có thể - và khả thi về mặt thương mại - một nhà máy khí mỏ mắc cạn như vậy hoạt động như một nguồn dự phòng cho gió ngoài khơi, để “năng lượng ngoài khơi” được gửi vào bờ.
Các quyết định về cấp điện cho khí đốt và khí đốt thành dây điện khó có thể sớm được đưa ra, đặc biệt là khi các nghiên cứu khả thi vẫn cần được thực hiện.
“Chỉ có thể với các dự án gió mới, vì vậy chúng tôi có các dự án [đã] được lên kế hoạch cho đến năm 2019 [sẽ hoàn thành vào năm 2023], nhưng chúng tôi nghĩ rằng các trang trại gió được xây dựng sau đó có thể kết nối với các nền tảng dầu khí,” nói Klok.
Peters chỉ ra rằng sẽ kinh tế hơn nếu nhà máy điện khí ngoài khơi di động. “Ý tưởng không phải là lắp đặt một nền tảng mới trên các mỏ mắc cạn này, mà là có các hệ thống nổi hoặc hệ thống nâng có thể nổi lên mỏ mắc cạn, sản xuất khí đốt trong một số năm, sau đó chuyển sang mỏ mắc cạn tiếp theo.”
Xây dựng và Vận hành & Bảo trì
Có thể đạt được nhiều hiệp lực hơn nữa trong xây dựng, vận hành và bảo trì, mặc dù hình thức này có thể ít rõ ràng hơn.
Peters nói: “Ở Hà Lan, các công ty như Shell đang bắt đầu đầu tư vào gió ngoài khơi. “Và sau đó, ngành cung ứng tham gia rất nhiều - điều đó có nghĩa là các nhà cung cấp linh kiện như Siemens, và ngành dịch vụ hàng hải ngoài khơi - những người lắp đặt dàn khoan hoặc công viên gió, các nhà thầu hàng hải lớn. Họ nhận thấy mối quan tâm ngày càng tăng về dầu khí và cơ hội lớn về gió ngoài khơi.
Klok cho biết thêm: “Có rất nhiều công nghệ đang được phát minh và vẫn đang được các công ty khí đốt cải tiến, những công nghệ này cũng có thể được sử dụng để triển khai các công viên gió trên biển. Vì vậy, tìm kiếm hợp tác là một lợi ích rõ ràng cho các nhà phát triển công viên gió ngoài khơi.
“Ngoài ra, bạn có dịch vụ hậu cần cho các con tàu đến các trang trại và các giàn khí đốt. Với một con tàu, bạn có thể vận chuyển các kỹ thuật viên của các trang trại gió và cả dàn khí đốt, đồng thời cùng tiết kiệm chi phí bảo trì ”.
Phần kết luận
Ngành công nghiệp khí đốt của Hà Lan không hề ảo tưởng về tương lai của mình.
Peters nói: “Chúng tôi dự đoán rằng vào khoảng năm 2040-45, tất cả các mỏ khí đốt của chúng tôi sẽ cạn kiệt và tất cả hoạt động sản xuất khí đốt của chúng tôi sẽ bị ngừng lại.
“Từ từ, dầu khí sẽ tạo ra không gian trống vì cơ sở hạ tầng sẽ bị dỡ bỏ hoặc tái sử dụng một phần và sau đó gió ngoài khơi có thể lấy không gian đó. Và sau đó, ý tưởng là một số cơ sở hạ tầng và đường ống dẫn dầu và khí đốt cũ có thể được sử dụng ”.
Klok chỉ ra rằng các trang trại điện gió được lên kế hoạch cho sau năm 2023 có khả năng được xây dựng ở những khu vực có các hoạt động khí đốt hiện có.
“Chúng tôi sẽ gặp nhau trên Biển Bắc, vì vậy tôi nghĩ thật tốt khi chúng tôi nói chuyện với nhau và xem kế hoạch ngành của cả hai là gì. Chúng tôi phải cùng nhau điều tra để xem đâu là những sáng kiến tốt nhất để tạo ra sức mạnh tổng hợp ”.
