Một bài báo mới đề xuất không khí rắn như một phương tiện để tái chế năng lượng lạnh trong chuỗi cung ứng hóa lỏng hydro.
Nền kinh tế hydro xanh là một giải pháp thay thế bền vững cho nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, một trong những thách thức của việc xây dựng nền kinh tế hydro toàn cầu là vận chuyển hydro bằng đường biển. Một bài báo mới đề xuất không khí rắn như một phương tiện để tái chế năng lượng lạnh trong chuỗi cung ứng hóa lỏng hydro.
Thế giới đang trải qua quá trình chuyển đổi năng lượng để giảm lượng khí thải CO2 và giảm thiểu biến đổi khí hậu. Đại dịch COVID-19 và chiến tranh Nga-Ukraine đã làm tăng thêm mối quan tâm của châu Âu và các nước phương Tây trong việc đầu tư vào nền kinh tế hydro như một giải pháp thay thế cho nhiên liệu hóa thạch. Hydro có thể làm giảm đáng kể rủi ro địa chính trị nếu sự đa dạng của các nhà cung cấp năng lượng hydro trong tương lai được tăng lên.
Hydro là một sản phẩm đặc biệt khó khăn để vận chuyển an toàn. Một lựa chọn là hóa lỏng hydro, yêu cầu làm mát đến 20 Kelvin (-253 ° C). Đây là một quy trình tốn kém và cần khoảng 30% năng lượng được lưu trữ trong hydro.
Một cách tiếp cận tiên phong do các nhà nghiên cứu và đồng nghiệp của IIASA phát triển đề xuất không khí rắn (nitơ hoặc oxy) làm phương tiện để tái chế năng lượng làm mát trong chuỗi cung ứng hóa lỏng hydro. Ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn, không khí là chất khí, nhưng trong một số điều kiện nhất định, nó có thể trở thành chất lỏng hoặc chất rắn.
Hóa lỏng hydro bằng không khí rắn (SAHL) bao gồm lưu trữ năng lượng làm mát từ quá trình tái khí hóa hydro, bằng cách hóa rắn không khí và vận chuyển không khí rắn trở lại nơi hydro được hóa lỏng. Không khí rắn sau đó được sử dụng để giảm tiêu thụ năng lượng cho quá trình hóa lỏng hydro. Quá trình này được chia thành bốn bước chính: tái khí hóa hydro, vận chuyển không khí rắn, hóa lỏng hydro và vận chuyển hydro lỏng.
Một ưu điểm khác của việc hóa rắn không khí để thu hồi năng lượng trong chuỗi cung ứng hóa lỏng hydro là sản xuất thêm oxy. Oxy có thể được sử dụng để tăng hiệu suất phát điện bằng quá trình đốt cháy oxy và để tạo điều kiện thuận lợi cho việc thu giữ, sử dụng và lưu trữ carbon (CCUS).
Julian Hunt , một nhà nghiên cứu trong Nhóm Nghiên cứu Đánh giá Tích hợp và Biến đổi Khí hậu của Chương trình Năng lượng, Khí hậu và Môi trường của IIASA, cho biết:
Sử dụng không khí rắn làm phương tiện để tái chế năng lượng làm mát trong chuỗi cung ứng hóa lỏng hydro có thể giảm chi phí và mức tiêu thụ năng lượng để vận chuyển hydro giữa các lục địa.
“Điều này sẽ làm tăng khả năng tồn tại của nền kinh tế hydro toàn cầu trong tương lai và tăng số lượng nhà cung cấp hydro cho các khu vực đòi hỏi năng lượng, chẳng hạn như Trung Quốc, Châu Âu và Nhật Bản. Khả năng bán hydro có thể dẫn đến việc mở rộng hơn nữa năng lượng mặt trời và năng lượng gió ở các nước đang phát triển, đóng góp cho nền kinh tế của họ.”
Trong bài báo của mình, các tác giả cũng đề cập đến cuộc tranh luận đang diễn ra trong ngành công nghiệp và học thuật để tìm ra giải pháp thay thế tốt nhất để vận chuyển hydro bằng đường biển:
“So với amoniac hoặc metanol, hydro hóa lỏng là lựa chọn tốt nhất vì nhiều lý do. Vận chuyển hydro bằng amoniac và các phân tử khác sẽ cần khoảng 30% năng lượng được vận chuyển để chiết xuất hydro. Hydro được hóa lỏng ở nơi có giá điện rẻ. Ngoài ra, SAHL có thể giảm mức tiêu thụ năng lượng cho quá trình hóa lỏng hydro từ 25 đến 50%,” Hunt kết luận.
Không khí rắn có thể thúc đẩy phát triển bền vững như thế nào
