Các nhà chiến lược ngày càng đề cao vai trò của Hydro xanh trong việc giảm phát thải CO2. Đây là một trong những giải pháp lưu trữ và sử dụng năng lượng thân thiện nhất: khí thải chỉ là nước.

Chu trình sử dụng Hydro xanh bao gồm: Sản xuất Hydro, lưu trữ và vận chuyển Hydro, sản xuất năng lượng từ Hydro.

Sản xuất Hydro

Hydro xanh (Green) được sản xuất bằng cách điện phân nước từ các nguồn năng lượng xanh.

Điện phân kiềm là một công nghệ trưởng thành cho các hệ thống lớn, trong khi máy điện phân PEM (Màng trao đổi proton) linh hoạt hơn và có thể được sử dụng cho các giải pháp phi tập trung nhỏ. Hiệu suất chuyển đổi cho cả hai công nghệ là khoảng 65%~70% (điện phân nhiệt độ thấp).

Các máy điện phân nhiệt độ cao hiện đang được phát triển và có thể là một giải pháp thay thế rất hiệu quả cho PEM và các hệ thống kiềm, với hiệu suất lên tới 90%.

Lưu trữ và vận chuyển Hydro

Với số lượng nhỏ (lên đến vài MWh), Hydro có thể được lưu trữ trong bình điều áp, hoặc hydrua kim loại rắn hoặc trong các ống nano. Với lượng lớn, hydro có thể được lưu trữ trong các hang muối ngầm được xây dựng có thể tích lên tới 500,000 m3 ở áp suất 2,900 psi, tương đương 100 GWh điện năng được lưu trữ.

Hydro có thể được vận chuyển qua các tàu vận tải hoặc đường ống dẫn khí hóa lỏng.

Bằng cách này, các thiếu hụt của nhu cầu năng lượng có thể được bổ sung cân bằng theo ngày hoặc theo tháng, thậm chí có thể theo mùa.

Việc hóa lỏng, lưu trữ và vận chuyển gây thất thoát 3% khối lượng Hydro và cũng tiêu tốn 2% năng lượng.

Sản xuất năng lượng từ Hydro

Hydro có thể được tái điện khí hóa trong pin nhiên liệu với hiệu suất lên tới 50%, hoặc được đốt cháy trong các nhà máy điện khí chu trình hỗn hợp với hiệu suất cao tới 60%.

Hiệu suất chuyển đổi của chu trình Hydro xanh

Từ điện năng lượng tái tạo tới sản xuất Hydro xanh rồi sản xuất điện, hiệu năng chuyển đổi với công nghệ hiện nay là 0.7 x 0.95 x 0.6 = 37.8%

Hơn 62% năng lượng là tiêu hao, hiệu quả khứ hồi thấp. Do đó việc sử dụng trực tiếp hydro xanh đang được phát triển, ví dụ: làm nguyên liệu cho công nghiệp hóa chất và hóa dầu, làm nhiên liệu cho ô tô chạy bằng pin nhiên liệu hoặc pha trộn với khí tự nhiên với hàm lượng lên tới 5 đến 15% trong đường ống dẫn khí tự nhiên.

Một số công ty châu Âu và Mỹ cung cấp các giải pháp hydro tích hợp để cung cấp năng lượng điện cho các địa điểm hoặc hòn đảo nhỏ bị cô lập. Các dự án trình diễn đã được thực hiện từ năm 2000 ở Châu Âu và Hoa Kỳ và đã có các sản phẩm thương mại.

Tham khảo: Hydrogen Energy Storage - Energy Storage Association