Khi ngày càng nhiều doanh nghiệp tập trung vào việc giảm tác động đến môi trường, mối quan tâm đến nhiên liệu thay thế, năng lượng chuyển đổi năng lượng và nhiên liệu điện tử tiếp tục tăng lên. Ngày nay, nhiều loại nhiên liệu điện tử được sử dụng trong các ứng dụng sản xuất điện và hơn thế nữa.
Hãy bắt đầu với những điều cơ bản về năng lượng-x và nhiên liệu điện tử.
POWER-TO-X LÀ GÌ?
“Power-to-x” đề cập đến một loạt các kỹ thuật và con đường cho phép chuyển đổi, lưu trữ và sử dụng năng lượng điện tái tạo. Power-to-x được áp dụng cụ thể khi có dư thừa điện tái tạo được sản xuất từ tài nguyên năng lượng mặt trời hoặc gió. Thay vì lãng phí – thuật ngữ cụ thể trong ngành cho vấn đề này là “cắt giảm” – lượng điện dư thừa sẽ được sử dụng một cách hiệu quả. Chữ “x” có thể đề cập đến nhiều loại vật mang hoặc cách sử dụng năng lượng. Chuyển đổi năng lượng thành hydro là sản xuất hydro bằng cách sử dụng điện tái tạo. Power-to-power đề cập đến việc lưu trữ điện trong pin. Chuyển đổi năng lượng thành nhiệt bao gồm việc sử dụng điện để sưởi ấm ngôi nhà hoặc cơ sở kinh doanh, thường kết hợp với bộ tích nhiệt. Ý nghĩa của năng lượng tạo ra khí metan có thể dễ dàng đoán được.
NHIÊN LIỆU ĐIỆN TỬ LÀ GÌ?
Nhiên liệu điện tử là nhiên liệu được tổng hợp bằng điện tái tạo, thường sử dụng nguyên liệu vô cơ. Chúng là “x” của power-to-x khi “x” là nhiên liệu. Nhiên liệu điện tử bao gồm các hydrocacbon lỏng và khí như metan và các loại nhiên liệu giống xăng, giống dầu diesel, rượu như etanol và metanol, và các nhiên liệu không cacbon như hydro và amoniac.
TẠI SAO CHÚNG TA CẦN NHIÊN LIỆU ĐIỆN TỬ VÀ POWER-TO-X?
Hệ thống Power-to-x cho phép tách riêng việc sản xuất điện và nhu cầu điện. Tại mỗi thời điểm, tổng lượng điện năng phát ra trên lưới điện phải khớp chính xác với tổng lượng điện năng mà người tiêu dùng sử dụng. Nói cách khác, sản xuất và nhu cầu thường gắn liền với nhau chặt chẽ. Nếu việc sản xuất không thể đáp ứng kịp nhu cầu, chẳng hạn nếu có quá nhiều nhà máy điện dừng hoạt động cùng lúc, lưới điện có thể nhanh chóng bị sập. Ngược lại, điều tương tự cũng đúng nếu thế hệ vượt quá nhu cầu. Khi một lượng lớn các nguồn năng lượng tái tạo có thể thay đổi như gió và mặt trời được đưa vào sử dụng, nguồn năng lượng tái tạo có thể nhanh chóng vượt quá nhu cầu. Khi điều này xảy ra, các nguồn tài nguyên tái tạo sẽ bị cắt giảm để tránh làm sụp đổ hệ thống.
Do đó, ở một số thị trường, giá điện giao ngay có thể trở nên âm khi sản lượng điện tái tạo ở mức cao. Điều này có nghĩa là những người tham gia thị trường được trả tiền để sử dụng nhiều điện hơn.
Các dự án Power-to-x tận dụng nguồn năng lượng tái tạo dư thừa và ngoài giờ cao điểm để tạo ra thứ gì đó hữu ích. Đó là một tình huống đôi bên cùng có lợi—các nhà sản xuất power-to-x có thể mua điện tái tạo giá rẻ không chứa CO2 và các trang trại năng lượng mặt trời và gió có thể bán lượng điện lẽ ra đã bị mất.
Nhiên liệu điện tử được sản xuất tại dự án power-to-x có thể được sử dụng hàng giờ, hàng tuần hoặc hàng tháng sau để sản xuất điện.
Ví dụ, hydro điện tử có thể được sử dụng trong một doanh nghiệp được trang bị pin nhiên liệu và tấm pin mặt trời để tạo ra điện vào buổi tối và ban đêm. Doanh nghiệp có thể sử dụng thiết lập này để giảm phí nhu cầu mà công ty điện lực tính cho người tiêu dùng có nhu cầu cao nhất.
Ở cấp độ lưới điện, hydro điện tử có thể được lưu trữ theo mùa. Ví dụ, thành phố Los Angeles, California (Mỹ) đang tài trợ cho một dự án chuyển đổi năng lượng điện sang hydro thành điện lớn ở Utah. Dự án sẽ tạo ra hydro bằng cách sử dụng điện từ các nguồn gió và mặt trời gần đó. Vào mùa hè, hydro sẽ được lưu trữ dưới lòng đất trong quá trình hình thành địa chất. Trong mùa đông, hydro sẽ được sử dụng để tạo ra điện, sau đó sẽ được vận chuyển trực tiếp đến Los Angeles thông qua đường dây truyền tải điện áp cao hiện có.
Đối với người tiêu dùng điện, hydro điện tử là một cách để giảm lượng khí thải carbon của họ vượt xa những gì có thể đạt được chỉ với các mảng năng lượng mặt trời và tua-bin gió. Đối với các công ty tiện ích và nhà vận hành hệ thống lưới điện, hydro điện tử đặc biệt có giá trị vì đây là một trong số ít giải pháp không phát thải CO2 để cân bằng các nguồn năng lượng tái tạo có thể thay đổi không liên tục.
Lợi ích của việc sử dụng nhiên liệu điện tử không chỉ giới hạn ở ứng dụng sản xuất điện. Chúng có thể được sử dụng trong xe cộ và các lĩnh vực công nghiệp khác để mang lại lợi ích lớn. Xe nâng chạy bằng hydro điện tử là một trong những ứng dụng nhiên liệu điện tử đã trở nên phổ biến trong lĩnh vực hậu cần và xe nâng hydro điện tử có một số ưu điểm. Họ có ít thời gian chết. Chúng không tạo ra bất kỳ khói hoặc khí thải nào và trong môi trường khép kín như nhà kho, tính năng này rất quan trọng. Và chúng không có CO2.
Ngoài e-hydro, nhiên liệu điện tử lỏng còn có một quy trình khác được sản xuất phức tạp hơn. Những nhiên liệu điện tử lỏng này đặc biệt hữu ích để cung cấp năng lượng cho các ứng dụng nặng như ứng dụng hàng hải.
Đối với những ứng dụng mà hydro không phải là một lựa chọn thực tế, một số loại nhiên liệu điện tử thay thế có thể được tổng hợp bằng hydro. Dưới đây là một số trong những cái chính:
E-METHANOL LÀ GÌ?
Methane là sản phẩm hàng hóa được sử dụng ở quy mô lớn trong ngành hóa chất để sản xuất nhiều loại chất. Metanol đôi khi được gọi là cồn gỗ và từ lâu đã được sử dụng làm nhiên liệu trong các phương tiện đặc biệt như máy bay RC, xe đạp địa hình và xe tải quái vật. Một số quy trình đã được phát triển để tổng hợp metanol sử dụng CO 2 , hydro và điện tái tạo. Sản phẩm của họ là chất mang năng lượng sạch, trung hòa carbon—e-metanol. Ngày càng có nhiều sự quan tâm đến việc sử dụng metanol làm nhiên liệu hàng hải. Metanol và e-metanol có thể giúp tàu kéo, tàu đánh cá, phà và các tàu khác sử dụng động cơ được sửa đổi đặc biệt để đáp ứng các quy định ngày càng nghiêm ngặt về hạn chế phát thải NOx và lưu huỳnh ở các khu vực ven biển đông dân cư, và trong trường hợp e-metanol, cũng làm giảm lượng khí thải của chúng. khí thải carbon.
E-METHAN LÀ GÌ?
Khí mê-tan, thành phần chính của khí tự nhiên, là nhiên liệu hóa thạch được sử dụng rộng rãi. Tại Hoa Kỳ, khí mê-tan là nguồn năng lượng số một được sử dụng trong sản xuất điện. Khí mê-tan và khí tự nhiên cũng là những loại nhiên liệu ngày càng phổ biến cho xe cơ giới. Hệ thống chuyển đổi năng lượng thành khí metan kết hợp quy trình sản xuất e-hydro với CO 2 để tạo ra e-metan trung hòa cacbon. Một số quy trình sản xuất e-metan đang được phát triển và công nghiệp hóa. Ngoài việc sản xuất điện, việc khai thác ngành đã thể hiện sự quan tâm rất lớn đến các quá trình này. Đối với các mỏ nằm ở vùng sâu vùng xa, chi phí vận chuyển bằng xăng hoặc dầu diesel có thể rất cao. Những mỏ này có khả năng tiết kiệm rất nhiều tiền bằng cách cung cấp nhiên liệu cho xe tải hạng nặng bằng e-metan tại chỗ, sử dụng điện tái tạo được tạo ra tại địa phương.
E-DIESEL LÀ GÌ?
Các công ty và tổ chức nghiên cứu trên khắp thế giới đang phát triển các quy trình sản xuất hàng loạt hydrocarbon lỏng từ CO 2 và nước sử dụng hydro điện tử. Việc sản xuất xăng tổng hợp, nhiên liệu máy bay phản lực và dầu diesel được hình dung. Một lợi thế của những loại nhiên liệu điện tử này là chúng có thể được sử dụng làm nhiên liệu nạp vào động cơ tiêu chuẩn, giúp có thể vận hành trung tính CO2 mà không cần bất kỳ sửa đổi nào đối với phương tiện hoặc cơ sở hạ tầng cung cấp nhiên liệu.
E-AMMONIA LÀ GÌ?
Amoniac là một hóa chất rất phổ biến khác. Ngành công nghiệp phân bón sử dụng nó với số lượng lớn và thỉnh thoảng nó được sử dụng làm nhiên liệu trong những tình huống cụ thể. Ví dụ, Bỉ đã chuyển đổi xe buýt thành phố sang chạy bằng amoniac trong Thế chiến thứ hai (xe buýt đã bị loại bỏ ngay khi nhiên liệu hóa thạch trở lại).
Vào những năm 1960, NASA đã lái chiếc máy bay chạy bằng tên lửa X-15 sử dụng amoniac làm nhiên liệu. Sản xuất amoniac từ hydro là một quá trình được thiết lập tốt. Do đó, amoniac, hay e-amoniac, có thể được sản xuất công nghiệp mà không phát thải CO2 trong hệ thống chuyển đổi năng lượng thành hydro thành amoniac. Amoniac điện tử được coi là một giải pháp thay thế tiềm năng cho hydro, dễ dàng lưu trữ và vận chuyển hơn. Giống như hydro, amoniac có thể được sử dụng trong pin nhiên liệu, động cơ đốt trong và tua-bin khí được thiết kế đặc biệt mà không thải ra bất kỳ khí thải nào.
Nhiên liệu điện tử cho thấy nhiều hứa hẹn nhưng tất cả vẫn phải vượt qua những thách thức ngăn cản việc áp dụng rộng rãi chúng. Trong hầu hết các trường hợp, chi phí sản xuất là vấn đề chính. Ngoài một số trường hợp sử dụng cụ thể, thường có sẵn các lựa chọn thay thế CO2 thấp khác mà nhiên liệu điện tử phải cạnh tranh. Nhiên liệu sinh học và pin điện đã có khởi đầu thuận lợi về mặt đó khi đã có mặt trên thị trường lâu hơn.
Chi phí cơ sở hạ tầng là một thách thức khác, đặc biệt trong trường hợp nhiên liệu điện tử không chứa hydrocarbon. Ít tàu có thể sử dụng metanol hơn nếu metanol không được phổ biến rộng rãi tại các cảng. Tuy nhiên, chi phí sẽ giảm khi công nghệ nhiên liệu điện tử phát triển và quy mô sản xuất tăng lên. Để so sánh, giá thành của pin lithium-ion (loại được sử dụng trong xe điện và hầu hết các bộ lưu trữ năng lượng cố định) đã giảm 98% trong 30 năm qua. Nếu nhiên liệu điện tử trải qua một phần nhỏ của quá trình phát triển đó, sẽ không lâu nữa bạn có thể tìm thấy chúng tại trạm xăng địa phương.
Ngoài nhiên liệu điện tử, đừng quên tìm hiểu nhiên liệu có hàm lượng carbon thấp là gì và lợi ích của nhiên liệu thay thế cũng như tính linh hoạt của nhiên liệu.
POWER-TO-X, NHIÊN LIỆU ĐIỆN TỬ VÀ DOANH NGHIỆP CỦA BẠN
Bạn có thể đã tập trung khung suy nghĩ của mình vào nhu cầu của doanh nghiệp và tự hỏi làm thế nào những loại nhiên liệu thay thế khác nhau này có thể đóng vai trò đáp ứng nhu cầu của bạn.
Ngoài nhiên liệu, hãy cân nhắc tính đến tình trạng sẵn có tại địa phương, các quy định và trường hợp sử dụng của bạn. Những yếu tố bổ sung này khen ngợi những lợi ích độc đáo mà mỗi loại nhiên liệu thay thế mang lại.
Những yếu tố bổ sung này cũng được thúc đẩy bởi địa phương. Nếu bạn quan tâm đến việc thảo luận cụ thể về doanh nghiệp của mình, chúng tôi khuyên bạn nên liên hệ với đối tác địa phương có hiểu biết sâu sắc hơn về doanh nghiệp và nhu cầu của bạn.
