Ông chủ Mitsubishi Power nói với Polly Martin rằng hydro sẽ là một phần cần thiết trong cơ cấu năng lượng trong tương lai, mặc dù hiệu suất khứ hồi kém của nó
Mitsubishi Power có trụ sở tại Nhật Bản đang đặt cược vào quá trình chuyển đổi từ các nhà máy điện chạy bằng khí đốt sang hydro, với các tuabin khí chu trình hỗn hợp gần đây có khả năng đốt tới 30% H2 theo tiêu chuẩn.
Javier Cavada, chủ tịch kiêm Giám đốc điều hành khu vực Châu Âu, Trung Đông và Châu Phi của Mitsubishi Power, cho biết trong một cuộc phỏng vấn với Hydrogen Insight : “Hơn 2/3 lượng khí thải toàn cầu hiện nay đến từ lĩnh vực sản xuất điện .
Ông đề cập đến một cam kết được ký tại COP28 kêu gọi tăng gấp ba lần công suất năng lượng tái tạo - điều này gần như chắc chắn sẽ đòi hỏi đầu tư nhiều hơn vào việc lưu trữ năng lượng để hỗ trợ việc sản xuất gió và mặt trời không liên tục.
Hydro thường được quảng cáo là một giải pháp tiềm năng. Suy cho cùng, khi tua bin gió và các tấm pin mặt trời tạo ra nhiều điện hơn nhu cầu của lưới điện, tại sao không sử dụng lượng điện lãng phí đó để sản xuất H2 và sau đó đốt nó trong tua bin khí khi mặt trời không chiếu sáng và gió không thổi ?
Do khả năng lưu trữ vô thời hạn của hydro - không giống như năng lượng trong pin - năng lượng mặt trời dư thừa có thể được chuyển đổi thành H2 vào mùa hè và được sử dụng để sản xuất năng lượng sạch vào mùa đông.
Các nhà phê bình đã chỉ ra rằng hydro - phân tử nhỏ nhất tồn tại - rất dễ bị rò rỉ, trong khi các vấn đề rộng hơn về hiệu quả sử dụng năng lượng trong suốt quá trình sản xuất, lưu trữ và sử dụng cuối cùng có nghĩa là cứ mỗi megawatt giờ điện tái tạo được sử dụng để cung cấp năng lượng cho máy điện phân thì ít hơn. hơn 30% năng lượng đó sẽ quay trở lại lưới điện sau khi H 2 cuối cùng bị đốt cháy.
Cavada, người trước đây từng đứng đầu công ty lưu trữ năng lượng không khí lỏng Highview Power và vẫn ngồi trong ban giám đốc của công ty, cho biết: “Tầm quan trọng của hiệu suất tỷ lệ nghịch với thời gian lưu trữ”.
Khi nói đến việc lưu trữ trong thời gian ngắn, hiệu quả cao là cần thiết vì nếu không năng lượng sẽ bị lãng phí rất nhanh. Ông lập luận: “Nhưng bạn có thể lưu trữ nó càng lâu và bạn càng có thể lưu trữ và giao nó vào đúng thời điểm một cách an toàn hơn thì hiệu quả càng ngày càng giảm tầm quan trọng”.
Ông chỉ ra rằng nguồn lưu trữ năng lượng lớn nhất hiện nay - thủy điện bơm - có hiệu suất sử dụng năng lượng từ 40-70%, tùy thuộc vào quy mô của đập.
“Hiệu quả có phù hợp không? Tất nhiên là nó có liên quan, nhưng đó không phải là điều quan trọng. Điều quan trọng là khi bạn có thể bơm nước vào đập, bạn đang lưu trữ nó... và bạn sẽ có thể triển khai nguồn điện đó khi bạn cần vào chiều hôm sau, ngày hôm sau, tuần tới. Nhưng mọi chuyện sẽ bắt đầu khó khăn vào tháng tới hoặc mùa giải tới.”
Cavada lưu ý rằng thay vì tập trung vào hiệu suất khứ hồi, cần tập trung vào việc đảm bảo hệ thống điện tiếp tục hoạt động. “Bạn đang cung cấp [điện] vào đúng thời điểm khi bạn cần, không phải trong mười giờ tới mà trong mười ngày tới, mười tuần tới. Và đó chính là điều chúng ta đang nói đến với một phân tử có mật độ năng lượng cao như hydro theo nghĩa đó.”
Ông cũng lập luận rằng so với việc lưu trữ pin, vốn đòi hỏi hàng nghìn thiết bị xếp vào thùng chứa và hệ thống làm mát lớn hơn để đạt quy mô đủ, thì hầm muối dành cho hydro có thể dễ dàng lưu trữ một lượng lớn năng lượng tiềm năng.
“Nếu bạn muốn so sánh nó với một ứng dụng nhỏ thì chẳng có ý nghĩa gì. Bạn sẽ không có kho lưu trữ hydro để chạy ô tô hoặc chạy máy tính xách tay - chúng tôi đang xem xét quy mô cơ sở hạ tầng,” Cavada nói. “Chúng tôi không tìm cách giải quyết vấn đề kilowatt và một hoặc hai, ba megawatt. Chúng tôi đang xem xét thách thức về terawatt và nhiều gigawatt mà chúng tôi gặp phải.”
Tuy nhiên, Cavada không đưa ra ước tính về chi phí lưu trữ được quy dẫn giữa hydro, pin, thủy điện được bơm và các công nghệ mới hơn như hệ thống không khí lỏng, mặc dù ông nói thêm rằng năng lượng bị cắt giảm nên được coi là chi phí bằng 0 vì nếu không thì sẽ bị lãng phí.
Có đáng để trộn hydro với khí để đồng đốt không?
Mặc dù “đầu tư vốn gần như giống nhau” giữa các tuabin khí có khả năng chạy bằng 30% H 2 và thiết bị thông thường, Cavada thừa nhận: “Chi phí vận hành phụ thuộc vào giá hydro, điều mà chúng tôi cảm thấy là một thách thức”.
Ông nói: “Cuối cùng, việc phân phối và đầu tư là các giải pháp mang tính khả thi — đó là trường hợp triển khai ngày càng nhiều khối lượng để giảm chi phí và mang lại lợi nhuận cho các nhà khai thác khi áp dụng”. “Điều đó đã xảy ra với tuabin khí cách đây 30 năm, năng lượng mặt trời cách đây 20 năm và gió cách đây 10 năm, và bây giờ điều đó đang xảy ra với hydro.”
Trộn hydro thành khí để sản xuất điện vẫn gây ra lượng khí thải đáng kể, mặc dù Cavada lập luận rằng phương pháp này vẫn có thể làm giảm tổng lượng khí nhà kính do ngành này thải ra hiện nay.
Ông ước tính: “Nếu bạn có một chu trình hỗn hợp [tua bin khí] công suất 800MW và bạn bơm 20%, 25% hydro, thì bạn đang giảm lượng khí thải theo tỷ lệ tương tự”.
Điều này chỉ đúng nếu tỷ lệ phần trăm này đề cập đến hàm lượng năng lượng chứ không phải khối lượng. Do sự khác biệt về trọng lượng phân tử, hỗn hợp 20% hydro theo thể tích chỉ chiếm 7% về hàm lượng năng lượng và do đó sẽ chỉ giảm lượng khí thải CO 2 xuống chỉ 7%, Cơ quan Năng lượng tái tạo Quốc tế lưu ý trong Global Trade Hydrogen 2022. báo cáo.
Mitsubishi Power dự kiến sẽ trình diễn tuabin khí chạy bằng 100% hydro vào năm tới, mặc dù Cavada lưu ý rằng công ty khó có thể đưa thiết bị này ra thị trường trước khi quá trình xác nhận hoàn tất trong vài năm.
Cavada cũng gợi ý rằng việc chuyển đổi từ khí đốt sang hydro sang các nhà máy điện đốt có thể mang lại lợi ích về an ninh năng lượng. Ông nhấn mạnh rằng hydro giống nhau ở cấp độ phân tử bất kể nó được sản xuất ở đâu.
Khí tự nhiên có nguồn gốc từ các địa điểm khác nhau có thể khác nhau đáng kể về nồng độ của các loại khí khác ngoài metan, chẳng hạn như các hydrocacbon khác, hydro sunfua và hơi nước. Do đó, việc chuyển từ nguồn này sang nguồn khác, chẳng hạn như từ Nga sang Na Uy, có thể phải chịu thêm chi phí để xử lý một loại khí khác trước khi có thể lưu trữ hoặc sử dụng.
Cavada cũng lưu ý rằng trong khi đối với khí đốt tự nhiên, “bạn chỉ có một số khu vực địa lý nhất định sản xuất phần lớn”, hydro có thể được sản xuất từ nhiều nguồn khác nhau và ở nhiều quốc gia hơn.
Thị trường năng lượng hydro
Trong khi đơn đặt hàng lớn nhất của Mitsubishi Power cho đến nay - từ dự án điện tái tạo IPP công suất 840MW của Utah cho hai tua-bin có khả năng chạy bằng 30% H 2 từ năm 2025 trước khi được chuyển đổi sang chạy bằng 100% H 2 vào năm 2045 - được đặt tại Mỹ, Cavada lưu ý rằng Bắc Mỹ có thể không phải là thị trường lớn nhất của công ty.
Ông nói: “Tôi có thể thấy rằng nguồn sản xuất điện sẵn sàng cho hydro mới lớn nhất đang trở thành Trung Đông,” đồng thời lưu ý rằng Mitsubishi Power đã tham gia vào một số dự án trong khu vực và đặc biệt là ở Bahrain, Ả Rập Saudi, UAE và Ai Cập.
Tuy nhiên, Cavada nhấn mạnh rằng châu Âu vẫn là thị trường tương đối tiên tiến về năng lượng chạy bằng hydro, với việc công ty cung cấp tua-bin cho các dự án ở Đức, Hà Lan và Anh.
Tuy nhiên, ông lưu ý rằng các quyết định đầu tư cuối cùng vào cả nhà máy cung cấp hydro và nhà máy điện sẽ cần phải sớm được đưa ra.
“Thời gian không còn nhiều nữa. Bất cứ điều gì chúng ta làm trong vài năm tới sẽ ảnh hưởng đến 20, 30 năm tiếp theo,” Cavada nói. “Đó là thời điểm của những quyết định, đó là thời điểm của các quy định, đó là thời điểm của FID [quyết định đầu tư cuối cùng] vào năm 2024 và 2025, để trước khi thập kỷ này trôi qua, mọi thứ chúng ta bắt đầu xây dựng vào năm 2027 đều sẵn sàng cho thập kỷ tiếp theo. ”
