Sản xuất năng lượng hydro cho một thế giới không carbon
Do nhu cầu cấp thiết phải đạt được quá trình khử cacbon và đảm bảo an ninh năng lượng, người ta đã nâng cao kỳ vọng về việc sử dụng hydro để sản xuất điện vì nó không tạo ra lượng khí thải CO2 dư. Bài viết này khám phá tương lai của việc sản xuất điện bằng nhiên liệu hydro được dẫn đầu bởi công nghệ tuabin khí hydro của Nhật Bản.
Mitsubishi Power có bề dày thành tích trong việc cung cấp các tuabin khí dòng M501 J / JAC ở nước ngoài. Sử dụng công nghệ đốt cháy hydro, các tuabin khí hiện tại có thể được sửa đổi để hỗ trợ kinh tế cho việc phát điện bằng hydro. MHI
Để mang lại bất kỳ sự thay đổi nào đối với quá trình khử cacbon trong khi đảm bảo an ninh năng lượng - nền tảng cho mọi hoạt động xã hội - điều quan trọng là phải đạt được tính trung hòa cacbon trong lĩnh vực chuyển đổi năng lượng, đặc biệt là trong sản xuất điện, là nguyên nhân tạo ra một phần lớn lượng khí thải CO2. Vì hydro không thải ra bất kỳ khí CO2 nào khi được sử dụng làm nhiên liệu, nên nó được kỳ vọng sẽ đóng một vai trò quan trọng trong quá trình khử cacbon của sản xuất nhiệt điện. Báo cáo tạm thời về Chiến lược năng lượng sạch, được chính quyền Kishida công bố vào tháng 5 năm 2022, cũng kêu gọi thiết lập chuỗi cung ứng hydro, mở rộng việc sử dụng và thúc đẩy phát triển cơ sở hạ tầng.
Sản xuất nhiệt điện ngày nay chiếm tỷ trọng lớn nhất trong nguồn cung cấp điện toàn cầu. Tua bin khí phát điện chu trình hỗn hợp (GTCC) — một trong những loại hình sản xuất nhiệt điện hiện có — tạo ra năng lượng bằng cách đốt cháy nhiên liệu để dẫn động trục quay của máy phát điện. Mitsubishi Power, một thương hiệu giải pháp năng lượng của Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (MHI) —trong đó tự hào có thị phần lớn nhất về tuabin khí phát điện * trên toàn thế giới — đang thúc đẩy sự phát triển của tuabin khí có thể được cung cấp nhiên liệu bằng hydro để tạo ra điện .
MORIKAWA Tomoko thiết kế tuabin khí. Vốn theo học chuyên ngành kỹ thuật hàng không vũ trụ, cô bị hấp dẫn bởi sức mạnh của các tuabin khí công nghiệp và tiềm năng đóng góp của chúng cho xã hội khi cô tham gia chuyến thăm công ty tại MHI, và do đó quyết định gia nhập công ty. MHI
MORIKAWA Tomoko, giám đốc kỹ thuật của Phòng Kỹ thuật Tuabin khí, Bộ chuyển đổi Năng lượng & Điện HQ, cho biết, “Nhìn vào việc phát điện GTCC, chúng tôi đã giảm đáng kể lượng khí thải CO2 so với nhiệt điện thông thường nhờ hiệu suất cao hơn (bằng cách tạo ra sản lượng lớn hơn từ ít nhiên liệu hơn). Tuy nhiên, chúng tôi sẽ cố gắng giảm lượng khí thải CO2 hơn nữa bằng cách trộn hydro - một loại nhiên liệu không chứa carbon - với khí tự nhiên, nhằm mục đích cuối cùng loại bỏ tất cả lượng khí thải CO2 thông qua quá trình chuyển đổi 100% thành hydro. ”
Một trong những ưu điểm của tuabin khí hydro là việc chuyển đổi các nhà máy điện chạy bằng khí đốt hiện có sang sử dụng nhiên liệu hydro tương đối dễ dàng và hiệu quả về chi phí. Một phần sức mạnh của Mitsubishi Power nằm ở chuyên môn về công nghệ hydro bắt nguồn từ việc công ty phát triển động cơ tên lửa. Việc xác minh công nghệ đốt 100% khí hydro cho tuabin khí loại 40 MW được thiết lập để đạt được vào năm 2023, với mục tiêu thương mại hóa vào năm 2025. Các thử nghiệm đốt cháy tuabin khí loại 400 MW đồng đốt — sử dụng hỗn hợp hydro và khí tự nhiên tỷ lệ 50:50 — cũng đã được tiến hành thành công. Mục tiêu là thương mại hóa quá trình đốt cháy 100% hydro vào năm 2030. Nếu hoạt động toàn diện của các tuabin khí hydro có thể thúc đẩy nhu cầu hydro đáng kể và giảm chi phí sản xuất hydro, thì việc phát điện bằng hydro có thể trở nên phổ biến thậm chí sớm hơn dự đoán.
Các tuabin khí hydro của Mitsubishi Power đã được áp dụng cho một dự án lưu trữ năng lượng ở Utah, Hoa Kỳ sẽ lưu trữ và sử dụng hydro có nguồn gốc từ năng lượng tái tạo. Dự án đang có kế hoạch chuyển đổi sang đốt nhiên liệu 100%-hydro vào năm 2045. (Hình ảnh khái niệm của dự án) MHI
Trên khắp thế giới đang xây dựng những kỳ vọng về sản xuất điện bằng hydro. Tại Hoa Kỳ, dự án Lưu trữ Năng lượng Sạch Nâng cao ở Utah, sử dụng hydro có nguồn gốc từ năng lượng tái tạo, sẽ sử dụng tuabin khí M501JAC của Mitsubishi Power. Hơn nữa, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ là người bảo lãnh cho khoản vay trị giá 500 triệu đô la cho dự án, với hoạt động đồng đốt hydro 30% dự kiến sẽ bắt đầu vào năm 2025.
Một lượng lớn hydro giá rẻ là cần thiết để thúc đẩy sản xuất năng lượng hydro, và để đạt được mục tiêu này, một chuỗi cung ứng hydro phải được thiết lập. Mitsubishi Power có kế hoạch bắt đầu vận hành Công viên Hydrogen Takasago tại Nhà máy Máy móc Takasago ở tỉnh Hyogo vào năm 2023. Công viên được thiết lập để trở thành trung tâm đầu tiên trên thế giới nơi quy trình hoàn chỉnh - từ sản xuất và lưu trữ hydro đến phát điện - có thể được kiểm tra và xác nhận tại các cơ sở trong nhà.
Morikawa hào hứng nói: “Chưa bao giờ thế giới lại nỗ lực hướng tới việc sử dụng hydro trên quy mô lớn như vậy. Chúng tôi đang đạt được những tiến bộ vững chắc hướng tới một xã hội khử cacbon khi chúng tôi tìm cách biến hydro trở thành một nguồn năng lượng thiết thực hơn. Tôi tin chắc rằng năng lượng hydro sẽ thay đổi thế giới. ”
* Nguồn: thị phần tuabin khí 2022-Q2 trên mỗi OEM; nghiên cứu của McCoy
Dự kiến bắt đầu hoạt động vào năm 2023, Công viên Hydrogen Takasago đã được thiết kế để liên tục kiểm tra và xác minh các công nghệ liên quan đến việc tạo ra năng lượng hydro: từ sản xuất và lưu trữ đến phát điện. Đây sẽ là địa điểm đầu tiên trên thế giới có thể tiến hành tất cả các cuộc biểu tình hoạt động như vậy tại một địa điểm. MHI
