Mãi đến gần đây, người ta vẫn cho rằng công nghệ năng lượng khí hóa (power-to-gas) thân thiện môi trường khó có thể đem đến lợi nhuận. Tuy nhiên các nhà kinh tế từ Đại học Kỹ thuật Munich (TUM), Đại học Mannheim và Đại học Stanford đã miêu tả phương thức có thể biến công nghệ này thành một yếu tố quan trọng trong chuyển đổi hệ thống năng lượng thông qua sản xuất linh hoạt.
Trong sản xuất phân bón, hệ thống làm mát cho các nhà máy năng lượng, hoặc pin nhiên liệu xe hơi, khí hydro được xem là loại khí rất kém ổn định. Hầu hết hydro sử dụng trong công nghiệp được sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch, chủ yếu là khí tự nhiên và than.
Tuy nhiên, trong một hệ thống năng lượng thân thiện môi trường, hydro có thể đóng vai trò là phương tiện lưu trữ quan trọng và cân bằng mạng lưới phân phối năng lượng: năng lượng gió và mặt trời có thể được sử dụng để sản xuất hydro thông qua điện phân nước. Quá trình này gọi là năng lượng hóa khí. Hydro sau đó có thể tái tạo, ví dụ bằng cách sinh nhiệt và năng lượng cho pin nhiên liệu, trộn vào mạng lưới khí đốt tự nhiên hoặc chuyển đổi thành khí tổng hợp.
Bán hay chuyển đổi?
Công nghệ power-to-gas luôn được coi là thiếu khả năng cạnh tranh. Do đó các nhà nghiên cứu của Đại học Mannheim và Đại học Stanford đã thực hiện một phân tích tập trung vào khả năng sản xuất hydro có thể sinh lời và không phát thải. Trong đó, họ chỉ ra tại thị trường Đức và Texas có các cơ sở vừa có thể cung cấp năng lượng cho lưới điện vừa sản xuất hydro.
“Các hệ thống này đáp ứng tối ưu với những biến động lớn về sản lượng điện gió và giá cả thị trường điện. Điều này giúp nhà sản xuất có thể quyết định thay đổi bất cứ lúc nào giữa trạng thái bán điện hay chuyển đổi trạng thái năng lượng”, giáo sư Stefan Reichelstein, đại diện nhóm nghiên cứu giải thích.
“Mô hình này hiện có khả năng sinh lời cho các cơ sở sản xuất vừa và nhỏ” ông Reichelstein cho biết, ví dụ như cung cấp năng lượng cho một đội xe nâng của nhà máy. Các nhà kinh tế dự đoán mô hình này sẽ trở nên cạnh tranh trong sản xuất quy mô lớn vào khoảng năm 2030, ví dụ như cho sản xuất tinh chế, sản xuất amoniac đồng thời chi phí điện gió, điện phân cũng được dự đoán sẽ giảm xuống trong tương lai gần.“Pin nhiên liệu dành cho xe tải và tàu thủy, do đó, cũng sẽ trở nên khả thi hơn nhiều”, giáo sư Glenk, thành viên nhóm nghiên cứu, cho biết thêm.
Nguồn nhiên liệu dành cho cơ sở hạ tầng thông minh
Mô hình kinh tế này cung cấp một kế hoạch hành động chi tiết cho chính sách công nghiệp và năng lượng. Trong đó tính đến rất nhiều yếu tố, như là chi phí phát thải cacbon và tính toán kích thước tối ưu của các hệ thống con, đồng thời cũng có khả năng áp dụng cho các quốc gia và châu lục khác.
“Công nghệ power-to-gas cho phép ứng dụng mô hình kinh doanh mới cho rất nhiều ngành công nghiệp. Các tiện ích điện đều có thể trở thành nguồn cung năng lượng. Trong khi đó các nhà sản xuất sở hữu cơ sở kết hợp có khả năng tham gia vào quá trình kinh doanh sản xuất điện phi tập trung. Bằng cách đó, chúng ta sẽ phát triển hạ tầng cơ sở thông minh, thân thiện, liên kết tối ưu với cơ sở sản xuất, phát và truyền tải”, giáo sư Glenk kết luận.
Hương Giang dịch (Theo TUM)
