Các học giả cho biết sự phản đối của công chúng đối với các đường truyền tải trên không mới có thể đòi hỏi phải tái sử dụng các đường ống dẫn khí đốt
Một nghiên cứu học thuật tính toán chi phí tạo ra một hệ thống năng lượng bằng 0 ở châu Âu đã phát hiện ra rằng mạng lưới hydro mới có thể làm giảm nhu cầu mở rộng lưới điện - điều này có thể cần thiết do sự phản đối của công chúng đối với các đường dây truyền tải trên không mới.
Bài báo có tựa đề Vai trò tiềm năng của mạng lưới hydro ở châu Âu , được xuất bản vào tuần trước trên tạp chí Joule , đã tính toán rằng châu Âu có thể đạt được lượng khí thải ròng bằng 0 mà không cần mở rộng lưới điện hoặc tạo ra mạng lưới hydro, nhưng với chi phí 805 tỷ euro (904 tỷ USD) mỗi năm.
Nhưng việc mở rộng lưới điện và xây dựng mạng lưới hydro mới - với khoảng 2/3 trong số đó tái sử dụng các ống dẫn khí hiện có - sẽ tiết kiệm được 72 tỷ euro mỗi năm so với con số trên.
Fabien Neumann, một nhà lập mô hình hệ thống năng lượng tại Đại học Kỹ thuật Berlin, nói với Hydrogen Insight rằng 733 tỷ euro này chỉ cao hơn một chút so với khoảng 700 tỷ euro mà châu Âu hiện đang chi cho chi phí hệ thống năng lượng .
Nghiên cứu này dựa trên bốn kịch bản cho hệ thống năng lượng bằng 0, dựa trên chi phí công nghệ dự kiến vào năm 2030 và nhu cầu năng lượng dự kiến cho các lĩnh vực khác nhau: mở rộng lưới điện, xây dựng mạng lưới hydro, cả hai hoặc không.
Xây dựng đủ đường dây truyền tải điện mà không cần mạng lưới hydro sẽ mang lại tổng lợi ích ròng là 46-61 tỷ euro (6,3-8,1%) mỗi năm về chi phí hệ thống, từ khoản đầu tư hàng năm là 15,1-37,9 tỷ euro.
Và việc xây dựng mạng lưới hydro mới cũng có thể giảm chi phí ròng của hệ thống từ 12-26 tỷ euro mỗi năm với khoản đầu tư hàng năm là 3,2-4,6 tỷ euro (1,6-3,4%), với mức tiết kiệm cao nhất trong kịch bản không mở rộng lưới điện.
Nghiên cứu giải thích: “Việc tăng cường lưới điện cho phép các nguồn tài nguyên tái tạo có hệ số công suất cao hơn được tích hợp từ xa hơn, dẫn đến nhu cầu công suất năng lượng mặt trời và gió thấp hơn”. “Lưới điện cũng cho phép các biến thể tái tạo được làm trơn tru trong không gian và tạo điều kiện tích hợp gió ngoài khơi, dẫn đến nhu cầu hydro thấp hơn để cân bằng năng lượng và nhiệt và ít cơ sở hạ tầng hydro hơn (bao gồm điện phân, lưu trữ hang động, chuyển đổi hoàn nguyên và đường ống).
“Vì mạng lưới hydro có thể bù đắp cho việc thiếu công suất lưới để vận chuyển năng lượng trên khoảng cách xa, nên lợi ích của việc tăng cường lưới điện là lớn nhất nếu không thể phát triển mạng lưới hydro.”
Nhưng nó vẫn tiếp tục: “Mạng lưới hydro cung cấp một giải pháp thay thế cho việc vận chuyển năng lượng số lượng lớn từ các khu vực nhiều gió và nắng nhất ở ngoại vi Châu Âu đến các địa điểm lưu trữ địa chất chi phí thấp và các cụm công nghiệp ở Trung Âu với nhu cầu năng lượng cao nhưng tiềm năng tái tạo kém hấp dẫn hơn và hạn chế hơn .”
Lợi ích về chi phí của hệ thống đối với mạng lưới hydro là lớn nhất trong trường hợp lưới điện không được mở rộng hơn nữa như hiện nay.
Các tác giả khẳng định: “Tuy nhiên, ngay cả khi lưới điện được mở rộng ở mức độ cao, mạng lưới hydro vẫn là một cấu trúc có lợi”.
“Mặc dù việc gia cố lưới điện giúp giảm chi phí cao hơn, nhưng mạng lưới điện và hydro sẽ mạnh mẽ hơn khi kết hợp với nhau.”
Bài báo giải thích rằng mạng lưới hydro chỉ có thể bù đắp một phần cho việc thiếu khả năng mở rộng lưới điện do tính linh hoạt cao hơn của điện.
“Hydro chỉ có thể được sử dụng trực tiếp trong một số lĩnh vực chuyên biệt và nếu nó chỉ được sản xuất để tái điện khí hóa sau này thì sẽ gây ra tổn thất hiệu quả tốn kém.”
Nghiên cứu giả định rằng chi phí cho đường ống dẫn hydro mới là 250 €/MW/km và việc tái sử dụng các đường ống khí đốt hiện có là 117 €/MW/km, trong khi đường dây truyền tải điện áp cao mới sẽ có giá 400 €/MW/km.
Mô hình này cũng kỳ vọng rằng 64-69% mạng lưới hydro mới sẽ được tạo thành từ các đường ống dẫn khí được tái sử dụng - tương đương với 1/4 lưới khí đốt hiện tại. Và nghiên cứu này không tính đến khối lượng hydro nhập khẩu hoặc các dẫn xuất của nó, chẳng hạn như amoniac, metanol và metan tổng hợp.
Ngoài ra, hầu hết nhu cầu về hydro trong các kịch bản của nó sẽ thực sự dành cho các dẫn xuất của nó, với việc sử dụng trực tiếp hạn chế trong sản xuất thép và vận tải hạng nặng.
Trong cả 4 kịch bản, khoảng 2.375 TWh hydro (tương đương gần 72 triệu tấn) được tiêu thụ mỗi năm.
Trong kịch bản lưới điện không được mở rộng nhưng mạng lưới hydro được xây dựng, thêm 289 TWh H2 mỗi năm sẽ được tiêu thụ để cung cấp năng lượng và nhiệt.
Tất cả các kịch bản đều yêu cầu phần lớn hydro được sản xuất từ điện phân, với một tỷ lệ nhỏ (78TWh/năm) từ quá trình cải tạo khí metan bằng hơi nước với khả năng thu giữ carbon đối với hai kịch bản không xây dựng mạng lưới H 2 .
Nghiên cứu dự đoán công suất máy điện phân sẽ lên tới 937-1.250GW trên khắp châu Âu, với mức thấp hơn trong phạm vi được thấy trong các kịch bản mở rộng lưới điện.
Họ cũng dự đoán rằng sẽ cần phát triển thêm dung lượng lưu trữ H 2 , với công suất tối ưu về chi phí trong khoảng 26-43TWh với mạng lưới hydro và 21-22TWh khi không có mạng lưới hydro, với mô hình mức lấp đầy tương tự trong suốt cả năm.
Các tác giả viết: “Hầu hết hydro được lưu trữ trong các hang muối, khai thác tiềm năng địa chất rộng lớn trên khắp châu Âu, chủ yếu ở Bắc Ireland, Anh và Đan Mạch”.
Mô hình này cũng dự đoán rằng nếu mạng lưới hydro được xây dựng, sẽ có dòng chảy ròng từ Anh đến Bỉ, Hà Lan, Luxembourg, Đức và Na Uy; từ miền bắc nước Đức đến miền nam nước Đức; và từ miền đông Tây Ban Nha tới miền nam nước Pháp.
