Trong những năm tới, hydro sẽ đóng vai trò thiết yếu trong quá trình chuyển đổi năng lượng.
Các ngành sản xuất và khai thác tiêu thụ gần một phần ba tổng năng lượng trên khắp nước Úc (1) và nhiều người sử dụng năng lượng đó cần các phân tử khí không chứa carbon để khử cacbon.
Tại APA, thông qua chương trình Pathfinder, chúng tôi đang chủ động nghiên cứu các công nghệ năng lượng trong tương lai nhằm giúp khách hàng giảm phát thải carbon trong hoạt động kinh doanh của mình.
Hydro là lĩnh vực trọng tâm khi chúng tôi nỗ lực phát triển các giải pháp do khách hàng dẫn đầu nhằm hỗ trợ một tương lai ít carbon hơn.
Hydro: không chỉ là chất mang năng lượng
Hydro không chỉ là chất mang năng lượng có thể được sử dụng để lưu trữ, di chuyển và cung cấp năng lượng từ các nguồn khác. Nó là nguyên liệu sản xuất quan trọng cho các sản phẩm thiết yếu cho cuộc sống hiện đại, chẳng hạn như phân bón nông nghiệp và sản phẩm làm sạch.
Do đó, khi Úc nỗ lực giảm lượng khí thải carbon, hydro đóng vai trò là nền tảng cho quá trình khử cacbon trong các ngành công nghiệp hiện có và thúc đẩy sự phát triển của các ngành công nghiệp mới, chẳng hạn như nhiên liệu bền vững và sản xuất thép xanh.
Điện phân – sử dụng điện để phân tách các phân tử nước thành hydro và oxy – là một con đường bền vững để sản xuất hydro không phát thải. Mặc dù quỹ đạo tăng trưởng chính xác của công nghệ này vẫn chưa rõ ràng, chúng tôi hy vọng điện phân được cung cấp năng lượng từ gió và điện mặt trời sẽ phát triển mạnh mẽ khi chúng ta chuyển sang thế giới ít carbon hơn.
Khi Chính phủ Úc hợp tác với ngành công nghiệp để thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp hydro tái tạo thông qua chính sách Future Made in Australia, điều quan trọng là phải xem xét cách sản xuất và cung cấp hydro đến các trung tâm nhu cầu để hỗ trợ giảm phát thải.
Chương trình Pathfinder của chúng tôi: vạch ra lộ trình cho hydro
Thông qua chương trình Pathfinder, APA đã tiến hành phân tích chi tiết về chuỗi giá trị hydro, từ khâu sản xuất đến khâu sử dụng cuối cùng.
Chúng tôi đã so sánh rộng rãi cả đường ống và đường dây điện để kết nối các địa điểm phát điện gió và mặt trời nội địa với các trung tâm nhu cầu công nghiệp ven biển. Chúng tôi đã sử dụng một loạt các khái niệm dự án làm nền tảng cho phân tích của mình dựa trên các dự án hydro và amoniac được đề xuất trên khắp cả nước.
Hình 1: Đường ống và đường dây điện nối các nguồn năng lượng tái tạo nội địa với các trung tâm nhu cầu ven biển trong nghiên cứu Net Zero Australia (2)
Lưu ý: Hình ảnh này chỉ mang tính chất tổng quan đơn giản nhằm mục đích minh họa.
Nghiên cứu của chúng tôi phát hiện ra rằng đường ống là giải pháp tiết kiệm chi phí để vận chuyển lượng lớn năng lượng (dưới dạng phân tử) trên những khoảng cách xa. Điều này phù hợp với những phát hiện từ nghiên cứu Net Zero Australia gần đây, trong đó đường ống hydro là phương thức vận chuyển năng lượng được ưa chuộng cho các ứng dụng hydro (2) .
Đường ống là duy nhất về khả năng lưu trữ và truyền tải các phân tử, do đó cung cấp một vùng đệm có thể giúp cân bằng cung và cầu. Hơn nữa, đường ống thường được chôn dưới lòng đất theo cách tiết kiệm chi phí và an toàn, giảm thiểu tác động đến cảnh quan và cộng đồng.
Việc chuyển đổi đường ống cũng có thể là giải pháp truyền tải cho các dự án hydro trong tương lai. Dự án Pathfinder mang tính bước ngoặt của APA, Dự án chuyển đổi đường ống khí Parmelia (PGP), đang tìm cách cho phép chuyển đổi khoảng 43 km PGP ở WA thành đường ống truyền tải 100% sẵn sàng cho hydro đầu tiên của Úc với lợi thế đáng kể về chi phí và lịch trình so với các dự án phát triển mới.
Phân tích của chúng tôi giả định việc xây dựng các đường ống dẫn hydro mới, đồng thời kết hợp việc sử dụng nước khử muối để sản xuất hydro với chi phí gia tăng liên quan đến việc vận chuyển nước vào đất liền cho các kịch bản đường ống trong đó sản xuất hydro được đặt tại các địa điểm sản xuất năng lượng tái tạo.
Một yếu tố góp phần làm tăng chi phí đường dây điện trong các tình huống này là nhu cầu truyền tải nhiều năng lượng hơn đáng kể đến người dùng cuối so với vận chuyển hydro bằng đường ống. Điện phân gây ra tổn thất năng lượng đáng kể và đường dây điện phải được định cỡ để tính đến những tổn thất này nếu điện được truyền để sản xuất hydro tại chỗ. Tác động này đối với các yêu cầu truyền tải điện thường có chi phí lớn hơn so với vận chuyển nước khử muối vào đất liền, mặc dù địa lý và khoảng cách ảnh hưởng đến các điểm uốn chi phí.
Nhưng việc sử dụng đường dây điện đường dài trong các dự án hydro cũng có những ưu điểm của nó. Nhu cầu về điện rộng hơn so với hydro, cho phép cơ sở hạ tầng chung phục vụ nhiều mục đích sử dụng cuối cùng, do đó giảm chi phí thông qua quy mô kinh tế.
Lưu ý: Khái niệm dự án này so sánh chi phí xây dựng đường ống mới (mới) với chi phí ước tính cho Hệ thống truyền tải sử dụng (TUOS) để kết nối một địa điểm phát điện năng lượng tái tạo với vị trí có nhu cầu thông qua cơ sở hạ tầng đường dây điện hiện có.
Ngoài ra, hầu hết các cơ sở công nghiệp cần hydro làm nguyên liệu hóa học cũng cần nhiệt và điện để vận hành, và việc cung cấp điện trực tiếp qua đường dây điện thường tiết kiệm năng lượng hơn, nếu khả thi về mặt kỹ thuật.
Lưu ý: Trong khái niệm amoniac, cơ sở này sử dụng hydro làm nguyên liệu hóa học cũng như điện để vận hành các hoạt động của nhà máy. Trong trường hợp chỉ sử dụng đường ống, hydro được tạo ra tại địa điểm phát điện tái tạo và được vận chuyển đến cơ sở amoniac, nơi một phần được sử dụng tại chỗ để phát điện bằng tua bin khí. Trong trường hợp đường dây điện, điện được truyền đến cơ sở amoniac để sản xuất hydro tại chỗ và đáp ứng trực tiếp các tải điện phụ trợ của cơ sở. Trong trường hợp sử dụng cả đường dây điện và đường ống, cả hydro và điện đều được truyền từ địa điểm năng lượng tái tạo đến cơ sở amoniac.
Nhìn chung, phân tích của chúng tôi xác nhận rằng các dự án hydro không có giải pháp truyền tải phù hợp cho mọi trường hợp. Lựa chọn tối ưu giữa vận chuyển electron và phân tử phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chẳng hạn như khoảng cách, quy mô sản xuất hydro, tiềm năng chia sẻ cơ sở hạ tầng chung và các yêu cầu cụ thể của người dùng cuối. Một cách tiếp cận đa diện đảm bảo rằng cơ sở hạ tầng truyền tải được điều chỉnh để tối đa hóa giá trị cho tất cả các bên liên quan.
Con đường phía trước
Khi ngành công nghiệp hydro phát triển, điều quan trọng là chúng ta phải duy trì sự linh hoạt và tận dụng mọi giải pháp khả thi. Cả đường ống vận chuyển hydro và đường dây điện vận chuyển điện tái tạo đều sẽ đóng vai trò định hình bối cảnh năng lượng tương lai của Úc.
APA nhìn thấy những cơ hội trong ngắn hạn để đẩy nhanh việc cung cấp cơ sở hạ tầng truyền tải điện cho các khu vực năng lượng tái tạo. Với tầm nhìn xa trong quy hoạch, truyền tải điện sử dụng chung có thể cho phép khử cacbon cho nhiều lĩnh vực và thúc đẩy sự phát triển trong tương lai của hydro sạch.
Kinh nghiệm sâu rộng của APA trong việc phát triển, sở hữu và vận hành cả hai loại tài sản này mang lại cho chúng tôi những hiểu biết sâu sắc để phát triển cơ sở hạ tầng cho lĩnh vực hydro sạch mới nổi. Thông qua việc hợp tác sớm với các bên liên quan, chúng tôi có thể hỗ trợ việc xác định phạm vi và đánh giá dự án, lựa chọn giải pháp tối ưu nhất để truyền tải năng lượng tái tạo từ các địa điểm phát điện đến các trung tâm nhu cầu.
Chúng tôi không thiên về công nghệ khi nói đến cơ sở hạ tầng năng lượng và tin rằng danh mục cơ sở hạ tầng năng lượng đa dạng, bao gồm cả đường ống và đường dây điện, đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ quá trình phi carbon hóa nền kinh tế của Úc.
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
