Lưu trữ và phân phối Hydro

Hydrogen cho phép kết nối năng lượng sạch và các ứng dụng

Công nghệ truyền tải và lưu trữ hydro và cách thức triển khai an toàn và hiệu quả

Công nghệ truyền tải và lưu trữ hydro và cách thức triển khai an toàn và hiệu quả

Ủy ban Biến đổi khí hậu Liên chính phủ (IPCC) kêu gọi các chính phủ và doanh nghiệp thực hiện các biện pháp nhằm giảm thiểu cacbon cho nền kinh tế toàn cầu. Trong báo cáo đánh giá thứ sáu, các nhà khoa học tuyên bố rõ rằng các hoạt động của con người làm tăng hiện tượng nóng lên toàn cầu và những tác động đó sẽ rất tàn khốc và không thể đảo ngược. Năng lượng tái tạo sẽ là chìa khóa để giảm phát thải khí nhà kính (GHG). Tuy nhiên, không phải khu vực nào cũng có đủ nguồn năng lượng sạch như năng lượng mặt trời, gió và nước. Ngoài ra, một số ngành công nghiệp phụ thuộc vào nguồn cung cấp năng lượng có mật độ năng lượng cao, có thể được lưu trữ với số lượng lớn tại thời điểm sử dụng.

 

Chúng ta cần các loại năng lượng và công nghệ lưu trữ đa dạng để thu hẹp khoảng cách giữa các nguồn và ứng dụng năng lượng tái tạo. Hydro là một trong những giải pháp triển vọng nhất trong bối cảnh này.

 

Lưu trữ và phân phối Hydro

 

 

LƯU TRỮ VÀ PHÂN PHỐI HYDRO – BỒN, ĐƯỜNG ỐNG VÀ CƠ SỞ HẠ TẦNG

 

Sau khi được sản xuất và xử lý, hydro cần được phân phối và lưu trữ một cách an toàn. Hydro có thể được lưu trữ vật lý ở dạng khí hoặc lỏng. Điểm sôi của hydro là -252,9°C. Do điểm sôi đông lạnh của nó, hydro lỏng cần làm lạnh cực thấp để được lưu trữ an toàn hoặc cần được liên kết hữu cơ (ví dụ: Chất mang hydro hữu cơ lỏng – LOHC). Mặt khác, hydro dạng khí được lưu trữ ở nhiệt độ bình thường đòi hỏi các giải pháp lưu trữ và vận chuyển áp suất cao để đạt được mật độ năng lượng tương tự như hydro lỏng.

Chúng tôi có thể phân biệt giữa hệ thống lớn dùng để lưu trữ và phân phối cũng như cơ sở hạ tầng tại chỗ nhỏ hơn.

 

HỆ THỐNG LƯU TRỮ LỚN CHO HYDRO

 

Ưu điểm đáng kể của hydro là nó có thể được lưu trữ mà không bị thất thoát trong thời gian dài dưới dạng khí. Ngoài ra, rất nhiều cơ sở hạ tầng khí đốt tự nhiên hiện có có thể được sử dụng. Tuy nhiên, hydro có mật độ năng lượng theo thể tích thấp ở áp suất khí quyển so với các chất mang năng lượng khác như khí tự nhiên hoặc dầu. Điều này ít gây ra vấn đề hơn trong các ứng dụng cố định, nơi các bể chứa lớn với áp suất thấp có thể chấp nhận được so với các ứng dụng di động nơi kích thước và trọng lượng của bể chứa là mối quan tâm đáng kể.

Ví dụ, việc lưu trữ hydro dưới lòng đất có thể thực hiện được trong các hang động lớn được xây dựng trong các vòm muối sâu tới 1000 mét, gần các địa điểm sản xuất và điện phân hydro lớn hơn. Các hệ thống tương tự đã tồn tại đối với khí tự nhiên và có thể đóng vai trò là bản thiết kế cho hydro.
Một giải pháp thay thế là có thể lưu trữ hydro bằng hydrua kim loại. Các phân tử hydro được liên kết hóa học trong cấu trúc hợp chất kim loại và vẫn ổn định, không nguy hiểm ở áp suất khí quyển trong các hệ thống áp suất thấp này.

 

TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI HYDRO

 

Khí hydro có thể được phân phối đến điểm sử dụng trong các thùng chứa áp suất cao hoặc qua đường ống. Việc vận chuyển trong các bể áp suất cao phải đối mặt với những thách thức tương tự như việc lưu trữ trong các bình áp suất cao và có thể được thực hiện bằng cách sử dụng giao thông đường bộ, đường sắt hoặc đường biển. Điều này làm cho giải pháp này trở nên linh hoạt và phù hợp để tiếp cận bất kỳ điểm đến nào mà không cần cơ sở hạ tầng mới.

 

Truyền tải hydro qua đường ống là một giải pháp tốt nếu cần phân phối số lượng lớn hydro. Đường ống dẫn khí có thể vận chuyển lượng năng lượng lớn với chi phí thấp hơn so với truyền tải trên đường dây điện trên không. Cơ sở hạ tầng đường ống dẫn khí đốt hiện có ở các nước như Đức có thể được sử dụng để vận chuyển hydro mà không cần điều chỉnh nhiều.

 

Về mặt lý thuyết, đường ống dẫn khí mê-tan có thể vận chuyển gần như cùng một lượng năng lượng sử dụng hydro. Tuy nhiên, điều này phụ thuộc vào tính toàn vẹn của các thành phần đường ống như phụ kiện và đường ống. Có thể xảy ra hiện tượng giòn hóa do hydro làm tăng tốc độ hình thành các vết nứt và do đó làm giảm đáng kể tuổi thọ sử dụng của đường ống. Các yếu tố khác như ứng suất động và các vết nứt hiện tại cũng cần được xem xét.

 

Cũng có thể trộn hydro với khí tự nhiên để giảm thiểu những rủi ro này và giảm sự thích ứng cần thiết đối với đường ống. Tuy nhiên, nếu tỷ lệ hydro vượt quá 40%, các bộ phận như máy nén và tua bin có thể cần phải được thay thế để đối phó với lưu lượng hydro cao hơn.

 

HỆ THỐNG CƠ SỞ HẠ TẦNG VÀ NHIÊN LIỆU

 

Việc lưu trữ và phân phối hydro tại chỗ là khả thi nhưng đòi hỏi phải an toàn và thử nghiệm trước khi vận hành. Những thách thức chủ yếu liên quan đến bể áp lực cao cũng như bản thân trạm nạp. Ngoài ra, các doanh nghiệp cần đảm bảo tính toàn vẹn của các bộ phận cũng như đào tạo nhân viên về cách xử lý hydro an toàn.

 

Trạm tiếp nhiên liệu hydro ở Hamburg

Trạm tiếp nhiên liệu hydro ở Hamburg

 

THÁCH THỨC VÀ CƠ HỘI CHO VIỆC TRUYỀN TẢI VÀ LƯU TRỮ HYDRO

 

Những thách thức phổ biến nhất mà các công ty phải đối mặt với việc truyền tải và lưu trữ hydro liên quan đến chi phí, độ an toàn và nguồn lực nhân sự có trình độ. Tuy nhiên, những thách thức này có thể được giải quyết với các đối tác phù hợp để đạt được lợi thế so với đối thủ cạnh tranh và giảm thiểu rủi ro. Ngày nay, việc đầu tư và xây dựng cơ sở hạ tầng cũng như quan hệ đối tác cho các dự án hydro sẽ giúp các doanh nghiệp thu được lợi nhuận từ nhu cầu ngày càng tăng về năng lượng sạch và nhiên liệu điện tử.

 

TÌM GIẢI PHÁP PHÙ HỢP CHO DỰ ÁN CỦA DOANH NGHIỆP

 

Ở những quốc gia có cơ sở hạ tầng khí đốt tự nhiên hiện có, hydro có thể sẽ được phân phối qua đường ống. Ngoại lệ là các ứng dụng công nghiệp trong đó cần có metanol và amoniac làm nguyên liệu. Ở đây, việc sản xuất các dẫn xuất trực tiếp tại điểm sản xuất hydro có hàm lượng cacbon thấp là lựa chọn hợp lý khi mật độ năng lượng cao hơn có thể được vận chuyển. Có thể phân phối hydro thông qua xe tải và tàu cho cơ sở hạ tầng nơi hydro phải được lưu trữ để lấp đầy các thùng và tàu nhỏ hơn.

 

Trong khi hydro dạng khí là giải pháp hứa hẹn nhất cho hầu hết các kịch bản này, thì vẫn có những cuộc thảo luận mới về ưu điểm và nhược điểm của hydro lỏng. Đối với các doanh nghiệp, việc xác định hướng đi trong thị trường hydro hiện nay và lựa chọn giải pháp lưu trữ tốt nhất là điều không hề dễ dàng. Đặc biệt, công nghệ hydro đòi hỏi kỹ năng chuyên môn để đảm bảo chúng an toàn.

 

Tại TÜV SÜD, chúng tôi có thể cung cấp sự hỗ trợ đặc biệt để tìm ra cách thiết lập hệ thống truyền tải và lưu trữ phù hợp cho chiến lược hydro của doanh nghiệp và giúp doanh nghiệp thực hiện an toàn. Với hơn 500 chuyên gia về hydro, chúng tôi thử nghiệm, giám định và chứng nhận các thành phần và dự án trên toàn cầu. Hơn nữa, với các mô-đun đào tạo về xử lý thiết bị và hydro an toàn, chúng tôi đảm bảo lực lượng lao động của doanh nghiệp có đủ kỹ năng để thực hiện chiến lược mới của doanh nghiệp.

 

Cùng với công ty con LBST nghiên cứu hydro, chúng tôi cung cấp những thông tin hiện tại và toàn diện về công nghệ hiện có cũng như các cơ hội mới. Hơn nữa, với công ty con tư vấn evety, chúng tôi có thể hỗ trợ dự án của doanh nghiệp trong suốt vòng đời với chuyên môn cao.

 

XÂY DỰNG HỆ SINH THÁI – KẾT NỐI SẢN XUẤT HYDRO VỚI CÁC ỨNG DỤNG MỤC TIÊU 

 

Thách thức lớn trên con đường hướng tới tương lai hydro là xây dựng một hệ sinh thái kết nối các nhà sản xuất hydro có hàm lượng cacbon thấp với người dùng và khách hàng. Ngoài ra, quá trình chuyển đổi sang hydro đòi hỏi thiết bị kỹ thuật mới và do đó các quy trình và tiêu chuẩn chất lượng thiết bị mới.

Tại TÜV SÜD, cùng với các công ty con evety và LBST, chúng tôi cho phép kết nối giữa các đối tác sản xuất, truyền tải và lưu trữ hydro cũng như người mua.

Qua việc tham gia các ủy ban hydrogen quốc tế, chúng tôi cũng nắm được các quy định, quy tắc và tiêu chuẩn (RCS) mới nhất và có thể thử nghiệm cũng như chứng nhận thiết bị hydro của doanh nghiệp.

 

TẠI TÜV SÜD, CHÚNG TÔI CUNG CẤP DỊCH VỤ TRONG TOÀN CHUỖI GIÁ TRỊ HYDRO

Chuỗi giá trị của hydro

Tìm hiểu chuỗi giá trị hydro

Doanh nghiệp có lợi từ chuyên môn toàn diện trên toàn bộ chuỗi giá trị hydro và các dịch vụ xuyên suốt toàn bộ vòng đời của dự án của chúng tôi

Tìm hiểu thêm

Ứng dụng nguồn năng lượng hydro

Ứng dụng nguồn năng lượng hydro

Tìm hiểu cách TÜV SÜD hỗ trợ phát triển ứng dụng hydro cho ngành công nghiệp, giao thông, cơ sở hạ tầng đồng thời đảm bảo an toàn và hiệu quả.

Tìm hiểu thêm

Bước tiếp theo

Chọn vị trí