Tác động của các ràng buộc pha trộn hydro đến vận hành máy điện phân và chi phí sản xuất hydro

Ngày 18 tháng 8 năm 2026 | Annie Nguyễn

Một nghiên cứu mới từ Viện Công nghệ Áo (AIT) đã phân tích chi tiết tác động của các ràng buộc pha trộn hydro vào mạng lưới khí đốt tự nhiên đối với hoạt động của máy điện phân và chi phí sản xuất hydro. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Energies (MDPI) đã sử dụng mô hình động lực học mạng lưới khí để đánh giá các hạn chế này trong bối cảnh một đoạn mạng lưới khí đốt khu vực tại Styria, Áo.

Bối cảnh và mục tiêu

Pha trộn hydro vào mạng lưới khí đốt tự nhiên được xem là một giải pháp trung gian để tích hợp hydro tái tạo trong khi cơ sở hạ tầng hydro chuyên dụng đang được phát triển. Tuy nhiên, việc pha trộn phải tuân thủ các giới hạn kỹ thuật và quy định, thường là tối đa 10% thể tích hydro trong mạng lưới khí đốt Áo. Các giới hạn này không cố định mà thay đổi theo thời gian và vị trí, phụ thuộc vào lưu lượng khí đốt địa phương và nồng độ hydro hiện có trong dòng khí.

Phương pháp và các kịch bản

Nghiên cứu đã phát triển một mô hình mạng lưới khí động (DynANA) cho đoạn mạng lưới Styria với hai điểm tiêm hydro. Mô hình này xác định giới hạn tiêm hydro phụ thuộc vào thời gian và vị trí, sau đó được tích hợp vào mô hình tối ưu hóa vận hành máy điện phân (IESopt). Ba kịch bản được so sánh:

1. Tiêm không giới hạn ("no-injection-limit")

2. Giới hạn dựa trên dòng methane ("CH4-based")

3. Giới hạn "H2-aware" xem xét ảnh hưởng của hydro từ thượng nguồn

Kết quả chính

Kịch bản "H2-aware" (phản ánh tình huống có nhiều điểm tiêm hydro) có tác động lớn nhất đến hoạt động của máy điện phân. Cụ thể:

• Giảm giờ vận hành tải đầy: Số giờ vận hành tải tối đa (full-load) giảm từ khoảng 6.100 giờ (không giới hạn) xuống còn khoảng 3.200 giờ.

• Tăng chi phí điện: Trong kịch bản tham chiếu năm 2025, chi phí điện đóng góp vào giá thành hydro tăng từ 4,22 EUR/kg lên 5,45 EUR/kg (tăng 29,1%). Tổng chi phí sản xuất hydro (LCOH) tăng từ 9,48 EUR/kg lên 10,70 EUR/kg.

• Dịch chuyển theo mùa: Lượng hydro tiêm vào mạng lưới trong các quý mùa hè (Q2, Q3) giảm đáng kể do nhu cầu khí đốt thấp, mặc dù đây là thời điểm giá điện thường thấp.

Kịch bản "CH4-based" (chỉ giới hạn bởi dòng methane) có tác động ít nghiêm trọng hơn, làm tăng chi phí điện khoảng 11,4%.

Kết luận

Nghiên cứu kết luận rằng việc coi mạng lưới khí đốt là một "bể chứa" không giới hạn có thể dẫn đến đánh giá quá cao tính linh hoạt và đánh giá thấp chi phí sản xuất hydro. Các ràng buộc pha trộn, đặc biệt trong kịch bản có nhiều điểm tiêm, có thể làm thay đổi đáng kể lịch trình vận hành và chi phí. Các mô hình đánh giá dự án pha trộn hydro cần xem xét các ràng buộc động của mạng lưới khí để có kết quả chính xác hơn. Kết quả cụ thể phụ thuộc vào cấu trúc mạng lưới và các giả định được sử dụng, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc phân tích theo từng địa điểm cụ thể.