Các nhà nghiên cứu tại Ý đã phác thảo một mô hình mới để ước tính chi phí sản xuất hydro theo chức năng của kích thước thành phần của nhà máy. Họ đã thử nghiệm cả sản xuất hydro bằng PV, gió và hybrid để xác định tỷ lệ kích thước tối ưu cho giai đoạn 2030-2050. Họ cũng phát hiện ra rằng hydro chạy bằng PV hiện có thể đạt được chi phí hydro được san bằng là 5,11 euro/kg tại Ý, với tỷ lệ PV là 2,2.
Hình ảnh: tạp chí pv
Các nhà nghiên cứu từ Bộ Môi trường và An ninh Năng lượng Ý và Đại học Bách khoa Turin đã phát triển một mô hình mới để ước tính chi phí sản xuất hydro theo kích thước các thành phần của nhà máy.
“Mục tiêu là mở rộng ra ngoài phạm vi phân tích của một nghiên cứu trường hợp cụ thể và đưa ra những cân nhắc có thể áp dụng rộng rãi cho thiết kế tối ưu của các hệ thống sản xuất hydro xanh”, các nhà nghiên cứu cho biết, lưu ý rằng họ đã tiến hành cuộc điều tra đối với bốn kịch bản sản xuất – chỉ sử dụng điện mặt trời, chỉ sử dụng điện gió, sản xuất lai giữa điện mặt trời và điện gió và sản xuất lai với lưu trữ pin. “Một phân tích độ nhạy về chi phí đầu tư cho các công nghệ điện thành hydro cũng được tiến hành để khám phá các lộ trình học tập công nghệ khác nhau từ nay đến năm 2050”.
Mô phỏng dựa trên các hệ số công suất từ năm 2016 tại Ý, được xác định là năm thời tiết tham chiếu điển hình nhất của quốc gia này. Trong kịch bản đề xuất, capex được giả định là €650 ($699)/kW cho PV, €1.120/kW cho gió, €306/kWh cho lưu trữ pin và €1.188 €/kW cho máy điện phân.
“Phân tích độ nhạy bao gồm các tỷ lệ kích thước từ 0,5 đến 8 và các giá trị tự chủ của pin từ 0 đến 6 giờ, đảm bảo xác định được điểm có chi phí hydro được san bằng tối thiểu (LCOH)”, họ giải thích. “Thông qua phân tích này, xu hướng của các chỉ số năng lượng và kinh tế theo chức năng của các tỷ lệ thiết kế được đạt được và điểm thiết kế tối ưu về chi phí (LCOH tối thiểu) được xác định”.
Qua phân tích của mình, các nhà khoa học phát hiện LCOH cho cấu hình chỉ có PV là 5,11 €/kg và đạt được với tỷ lệ PV là 2,2. Điều đó có nghĩa là công suất định mức PV phải lớn hơn 2,2 lần so với công suất định mức của máy điện phân. Đối với kịch bản chỉ có gió, LCOH được ước tính là 5,76 €/kg, với tỷ lệ 2,8.
“Giải pháp lai tối ưu được đặc trưng bởi giá trị LCOH thấp hơn (5,04 euro/kg) so với cấu hình chỉ PV và chỉ WT, và tỷ lệ kích thước tối ưu là 1,6 cho cả PV và WT”, họ giải thích thêm. “Việc đưa vào lưu trữ pin hóa ra không thuận tiện về mặt kinh tế, xét về LCOH”.
Trong một bước tiếp theo, các nhà nghiên cứu đã lặp lại mô phỏng với capex giả định cho các kịch bản năm 2030 và 2050. Trong kịch bản năm 2030 của họ, capex là 450 euro/kW cho PV, 1.040 euro/kW cho gió, 175 euro/kWh cho lưu trữ pin và 701 euro/kW cho máy điện phân. Capex năm 2050 lần lượt là 350 euro/kW, 960 euro/kW, 131 euro/kWh và 314 euro/kW.
“Tỷ lệ PV tối ưu giảm từ 2,2 trong kịch bản hiện tại xuống còn 2,1 vào năm 2030 và 1,9 vào năm 2050”, kết quả cho thấy. “Chi phí sản xuất hydro cũng giảm từ kịch bản hiện tại sang kịch bản tương lai. Cụ thể, LCOH, tương đương với 5,11 euro/kg theo chi phí công nghệ hiện tại, giảm xuống còn 3,28 euro/kg vào năm 2030 và 2,04 euro/kg vào năm 2050.
Đối với các kịch bản gió trong tương lai, tỷ lệ giảm xuống còn khoảng 2,4 vào năm 2030 và 1,9 vào năm 2050, với giá giảm xuống còn 4,69 euro/kg và 3,71 euro/kg. Đối với trường hợp lai, tỷ lệ gió giảm xuống còn 0 trong các kịch bản năm 2030 và 2050, trong khi tỷ lệ PV tăng lên 2,1 vào năm 2030 và giảm xuống còn 1,9 vào năm 2050 để bù đắp cho việc không có năng lượng gió. LCOH giảm xuống còn 3,28 euro/kg vào năm 2030 và 2,04 euro/kg vào năm 2050.
“Điều cần thiết là cung cấp cho người dùng công nghiệp và các bên liên quan các hướng dẫn về việc xác định đúng kích thước các nhà máy điện hydro mới”, các học giả kết luận. “Do chi phí cao của các công nghệ liên quan, thiết kế nên hướng đến một bố cục tối ưu về chi phí để giảm thiểu chi phí sản xuất hydro và tăng khả năng cạnh tranh của hydro carbon thấp trên thị trường”.
Những phát hiện của họ đã được trình bày trong bài báo “Thiết kế hệ thống sản xuất hydro sử dụng năng lượng mặt trời và gió: Cái nhìn sâu sắc về tỷ lệ kích thước tối ưu”, được xuất bản trên tạp chí Energy Conversion and Management.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
