Vai trò của Hydro trong Quá trình Chuyển đổi Năng lượng của Ngành Công nghiệp Dầu khí

 Vai trò của Hydro trong Quá trình Chuyển đổi Năng lượng của Ngành Công nghiệp Dầu khí
Tạp chí: Energy Reviews, Tập 3 (2024), 100090
Ngày nhận bài: 1 tháng 12 năm 2023
Ngày sửa đổi: 3 tháng 2 năm 2024
Ngày chấp nhận: 9 tháng 5 năm 2024
Ngày xuất bản: 2024
Tác giả: Kai Zhang, Liu He, Liangliang Jiang*, Shu Jiang**, Ruyang Yu, Hon Chung Lau, Congjiao Xie, Zhangxin Chen
Từ khóa: Hydro, Chuyển đổi năng lượng, Công nghiệp dầu khí, Phát thải CO₂, Lưu trữ hydro, Địa nhiệt, CCUS.

Tóm tắt chi tiết:

Bài báo này đánh giá vai trò quan trọng của hydro (chủ yếu từ cải tạo hơi nước-khí mê-tan) trong việc hỗ trợ ngành dầu khí chuyển đổi sang năng lượng sạch và giảm phát thải CO₂. Phân tích được thực hiện trên toàn bộ chuỗi giá trị: thượng nguồn, trung nguồn và hạ nguồn.

1. Vai trò ở Khâu Thượng nguồn (Thăm dò & Khai thác):

• Sản xuất Hydro trong lòng đất: Các mỏ dầu khí có thể được chuyển đổi để sản xuất hydro thông qua công nghệ khí hóa tại chỗ than đá hoặc cát dầu, tạo ra khí tổng hợp chứa hydro. Kiến thức địa chất và kỹ thuật dầu khí có thể áp dụng để thăm dò và khai thác các mỏ hydro tự nhiên trong lòng đất, một nguồn tiềm năng giúp giảm nhu cầu điện phân và CCUS.

• Sử dụng Hydro cho khai thác dầu: Hydro có thể dùng làm nhiên liệu thay thế khí tự nhiên để sưởi ấm không gian hoặc tạo hơi nước cho các phương pháp khai thác nhiệt (như dầu nặng, cát dầu), từ đó cắt giảm đáng kể lượng khí thải CO₂.

2. Vai trò ở Khâu Trung nguồn (Vận chuyển & Lưu trữ):

• Lưu trữ Hydro ngầm: Các mỏ khí đã cạn kiệt, hang muối và tầng chứa nước mặn có tiềm năng trở thành kho chứa hydro quy mô lớn, giúp cân bằng tính không liên tục của năng lượng tái tạo (như gió, mặt trời). Đây là giải pháp lưu trữ hiệu quả về chi phí và không gian.

• Vận chuyển Hydro bằng đường ống: Hydro có thể được pha trộn vào hệ thống đường ống khí đốt tự nhiên hiện có (tỷ lệ lên đến 20% thể tích) để vận chuyển, tận dụng cơ sở hạ tầng sẵn có. Ngoài ra, hydro có thể dùng làm nhiên liệu cho các phương tiện vận chuyển dầu khí (xe tải, tàu hỏa, tàu biển).

3. Vai trò ở Khâu Hạ nguồn (Lọc hóa dầu & Sản xuất):

• Sử dụng trong lọc dầu: Hydro xanh (từ điện phân nước bằng năng lượng tái tạo) có thể thay thế hydro xám trong các quá trình hydrocracking và hydrotreating tại nhà máy lọc dầu, giảm ~22% lượng khí thải CO₂.

• Tận dụng nước thải mỏ dầu: Nước sản xuất kèm theo dầu khí (nước thải mỏ) và nước biển từ giàn khoan ngoài khơi, sau khi khử muối, có thể được sử dụng để sản xuất hydro xanh nhờ năng lượng tái tạo (điện gió ngoài khơi, địa nhiệt từ chính mỏ dầu) hoặc công nghệ khí hóa nước siêu tới hạn.

4. Thách thức và Triển vọng:

• Thách thức: Chi phí sản xuất hydro xanh còn cao; thiếu khung chính sách và ưu đãi tài chính rõ ràng; lo ngại về an toàn (rò rỉ hydro, tính dễ cháy nổ, sự ăn mòn vật liệu đường ống); và thiếu hụt lực lượng lao động có kỹ năng.

• Triển vọng: Sản xuất hydro phát thải thấp (xanh và xanh dương) dự kiến tăng mạnh, đạt ~30 triệu tấn/năm vào 2030. Việc áp dụng thuế carbon, đầu tư vào đổi mới công nghệ, chia sẻ cơ sở hạ tầng và xây dựng khuôn khổ thương mại hydro toàn cầu sẽ là động lực thúc đẩy. Ngành dầu khí có lợi thế lớn nhờ có sẵn kiến thức địa chất, cơ sở hạ tầng và nguồn vốn để dẫn dắt quá trình chuyển đổi này.

Kết luận: Hydro đóng vai trò đa chiều trong hành trình hướng tới mục tiêu phát thải ròng bằng 0 của ngành dầu khí, từ sản xuất, lưu trữ, vận chuyển đến sử dụng. Việc mở rộng quy mô phụ thuộc vào việc giảm chi phí, hoàn thiện chính sách, đảm bảo an toàn và nguồn nhân lực chất lượng cao.