acecook

Định hướng một tương lai xanh với năng lượng hydro

Đổi mới công nghệ
19/07/2024 08:35
Các giải pháp kiểm soát hydro một cách đáng tin cậy, an toàn và hiệu quả là rất quan trọng. Điều này không chỉ cần thiết cho sự thành công của các trung tâm hydro mà còn cho cả việc phổ biến và áp dụng rộng rãi công nghệ hydro trong tương lai.
aa

Các giải pháp kiểm soát hydro một cách đáng tin cậy, an toàn và hiệu quả là rất quan trọng. Điều này không chỉ cần thiết cho sự thành công của các trung tâm hydro mà còn cho cả việc phổ biến và áp dụng rộng rãi công nghệ hydro trong tương lai.

Định hướng một tương lai xanh với năng lượng hydro
Các giải pháp kiểm soát hydro một cách đáng tin cậy, an toàn và hiệu quả là rất quan trọng.

Hydro là một nhiên liệu thay thế quan trọng trên con đường giảm phát thải carbon. Các chính phủ trên khắp thế giới đang hỗ trợ ngành công nghiệp hydro tái tạo thông qua các khoản trợ cấp đáng kể nhằm đạt được mục tiêu phát thải ròng bằng không, định vị ngành công nghiệp này cho sự phát triển. Tại Mỹ, Đạo luật Giảm lạm phát bao gồm các ưu đãi lên đến 3 USD mỗi kg tín dụng thuế cho sản xuất hydro xanh. Điều này nhằm thúc đẩy việc chấp nhận hydro xanh trong thập kỷ tới so với “hydro xám”, chủ yếu được sản xuất thông qua quá trình chuyển hóa hơi methan (SMR).

Tuy nhiên, để tạo ra một tương lai mà hydro xanh được sử dụng rộng rãi và có chi phí hợp lý, chúng ta cần có sự tăng tốc nhanh chóng và triển khai thành công. Trong các trung tâm sản xuất điện phân, hydro phải chịu áp suất cao và, như nhiều nhiên liệu khác, có thể gây nổ nếu không được xử lý đúng cách. Để đạt được một bối cảnh có thể đáp ứng nhu cầu một cách hiệu quả, kinh tế và an toàn, điều quan trọng là các công ty phải xác định các công nghệ có thể kiểm soát phương tiện một cách đáng tin cậy và hiệu quả, bao gồm cả nhiên liệu hydro trong quá trình sản xuất.

Tầm quan trọng của hydro xanh

Cũng được gọi là hydro sạch, hydro xanh có thể giúp giảm tới 80 tỷ tấn khí thải carbon dioxide (CO2) vào năm 2050. Mức giảm này có thể giúp nhiều ngành công nghiệp, bao gồm cả giao thông vận tải, giảm thiểu lượng khí thải carbon, từ đó thúc đẩy nhu cầu và tạo ra những cơ hội sinh lời cho các nhà sản xuất hydro. Thực tế, thị trường hydro xanh toàn cầu dự kiến sẽ đạt 108 tỷ USD vào năm 2031 với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) đáng kinh ngạc là 68,9% trong giai đoạn 2022-2031.

Hydro không chỉ hữu ích trong sản xuất phân bón và lọc dầu, mà còn có một lợi ích rất quan trọng đối với tương lai năng lượng xanh. Đó là khả năng lưu trữ và vận chuyển năng lượng của nó.

Năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và gió thường không ổn định, bởi vì chúng phụ thuộc vào thời tiết. Điều này có thể gây ra sự cố về lưới điện. Nhưng hydro có thể giải quyết được vấn đề này.

Hydro chứa rất nhiều năng lượng, gấp 3 lần xăng. Chúng ta có thể sử dụng hydro để lưu trữ năng lượng từ các nguồn tái tạo khi chúng sản xuất ra nhiều. Sau đó, khi cần chúng ta có thể lấy hydro ra để sử dụng, như một nguồn dự trữ năng lượng. Nhờ vậy, hydro sẽ giúp ổn định lưới điện, hỗ trợ việc sử dụng rộng rãi các nguồn năng lượng tái tạo. Đây là một lợi ích rất quan trọng của hydro trong tương lai năng lượng xanh.

Các công ty trong chuỗi giá trị hydro đang nỗ lực để biến tương lai hydro xanh trở thành hiện thực. Nhiều dự án quy mô lớn đang được triển khai hoặc lên kế hoạch, bao gồm các máy điện phân để sản xuất hydro. Mở rộng quy mô thành công là yếu tố then chốt để giảm giá hiện tại của hydro xanh, hiện đang cao hơn nhiên liệu hydrocacbon và các loại hydro khác. Điều này sẽ giúp thúc đẩy việc áp dụng hydro xanh.

Dự kiến, thông qua việc mở rộng quy mô thành công và giảm chi phí năng lượng tái tạo, giá hydro xanh có thể giảm 30% vào năm 2030.

Định hướng một tương lai xanh với năng lượng hydro
Hydro là một nhiên liệu thay thế quan trọng trên con đường giảm phát thải carbon.

Sản xuất hydro xanh thông qua quá trình điện phân

Hydro xanh được sản xuất thông qua quá trình điện phân kiềm, màng điện phân polyme (PEM) hoặc màng trao đổi anion (AEM) và các tế bào điện phân oxit rắn sử dụng năng lượng tái tạo. Trong tất cả các quy trình, máy điện phân sử dụng dòng điện để tách phân tử nước thành các nguyên tố cơ bản là oxy và hydro. AEM có thể sử dụng ít vật liệu hơn kiềm và PEM, trong khi SOEC có thể lấy hơi nước từ người dùng cuối, tăng hiệu quả.

Quy trình điện phân bao gồm làm lạnh, tạo hydro, tinh chế hydro và tinh chế nước. Để đáp ứng nhu cầu thị trường, điều quan trọng là máy điện phân phải hoạt động hiệu quả, đáng tin cậy và an toàn nhất có thể.

Các công nghệ hiện đại ngày nay cho phép kiểm soát các quy trình một cách chính xác, tối ưu hóa sản xuất và đạt được độ tinh khiết hydro mong muốn, từ tầng sản xuất đến trung tâm điều khiển. Để máy điện phân hoạt động hiệu quả và an toàn, cần phải kiểm soát chính xác dòng chảy của tất cả các chất lỏng, bao gồm nước, hydro, oxy, không khí, nitơ và hơi nước.

Các van đáng tin cậy, van điều áp và bộ điều khiển logic lập trình (PLC) thông minh có thể cung cấp mức độ kiểm soát các chất liệu ở mức cao, ngăn ngừa rò rỉ và giảm thiểu thời gian và chi phí bảo trì, đồng thời bảo vệ toàn bộ nhà máy.

Trong máy điện phân, có bốn lớp hoạt động cùng nhau để kiểm soát môi trường một cách hiệu quả, đáng tin cậy và an toàn.

Lớp đầu tiên là bất kỳ van nào kiểm soát dòng chảy của môi trường – oxy, nước hoặc hydro và bao gồm cả bộ điều chỉnh áp suất ngược và van ngắt khí nén. Các van và bộ điều chỉnh hiệu quả sẽ kiểm soát ngay cả chênh lệch áp suất kết hợp giữa việc sản xuất hydro và oxy làm tăng hiệu quả.

Lớp thứ hai là lớp truyền động, bao gồm các đảo van và van điều khiển solenoid. Cả hai thành phần đều có chung chức năng là kích hoạt các van ngắt khí nén xử lý môi trường quy trình. Đây là những van yêu cầu bảo vệ IP66, trong khi van khí nén không yêu cầu xếp hạng này.

Lớp thứ ba là PLC và lớp thứ tư là hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA). PLC có thuật toán điều khiển và thực hiện logic mong muốn bằng cách gửi tín hiệu điện đến các van thí điểm để kiểm soát môi trường quy trình. PLC được chứng nhận an toàn đảm bảo rằng nhà máy trải qua quá trình tắt máy an toàn, có kiểm soát trong trường hợp xảy ra sự cố nguy hiểm như rò rỉ khí hoặc hỏa hoạn.

Ngoài ra, hệ thống SCADA thu thập tất cả dữ liệu của nhà máy và cung cấp các màn hình hiển thị của người vận hành và kỹ thuật, xu hướng, phân tích, báo động và thông báo. Do đó cung cấp khả năng kiểm soát và giám sát quy trình của nhà máy thông qua bảng hiển thị hoặc giao diện người-máy (HMI). Và hệ thống quản lý năng lượng, công cụ dự đoán và thiết bị thông minh giúp giải quyết các thách thức như điện không liên tục.

Bốn lớp này tạo thành hệ sinh thái điều khiển trong một nhà máy điện phân hydro. Trong khi bộ điện phân hydro là một phần của nhà máy, các khoang khác như bộ đệm, máy nén, khâu tinh chế cũng là một phần, và những khoang này cũng có rất nhiều van và các chức năng như điều khiển gió cũng có thể được quản lý bởi hệ thống SCADA.

Lợi ích của phương pháp tích hợp, có khả năng mở rộng

Để bảo vệ con người và tài sản đồng thời tối đa hóa mức sản xuất, điều cần thiết là các máy điện phân trong các trung tâm hydro hoạt động an toàn và hiệu quả nhất có thể. Một cách để đảm bảo điều này là thông qua chuyển đổi kỹ thuật số (DX). Trong khi các nhà sản xuất máy điện phân và nhà sản xuất hydro có thể tìm nguồn công nghệ từ nhiều nhà cung cấp để thiết kế các giải pháp DX, có một lợi thế khác biệt khi áp dụng phương pháp tiếp cận tích hợp, có khả năng mở rộng đối với DX.

Một phương pháp tích hợp và có khả năng mở rộng cho DX sẽ cung cấp cho các nhà sản xuất hydro khả năng giám sát và kiểm soát thời gian thực, giúp họ liên tục tối ưu hóa hoạt động và tự động hóa các quy trình cốt lõi. Bằng cách tích hợp một chồng công nghệ bao gồm cảm biến, phần cứng tự động hóa cũng như phần mềm công nghiệp và phần mềm tại thiết bị biên, các nhà sản xuất có thể đưa ra quyết định có tính toán, giải quyết vấn đề và hiện thực hóa các mục tiêu đầy tham vọng. Loại phương pháp tiếp cận này cũng có thể tạo ra một dấu vết kỹ thuật số có thể giúp xác định xu hướng, phát hiện lỗi, thực hiện phân tích nguyên nhân gốc rễ và dự đoán lỗi, mang lại cho các trung tâm một lợi thế đáng kể về lâu dài.

Với mức độ thông tin chi tiết trong từng thời điểm này, các nhà sản xuất có thể đưa ra các quyết định hợp lý, giải quyết các vấn đề và hiện thực hóa những mục tiêu tham vọng. Phương pháp này còn có thể tạo ra một “vết tích số” giúp xác định xu hướng, phát hiện lỗi, phân tích nguyên nhân gốc rễ và dự đoán các sự cố, mang lại cho các trung tâm sản xuất một lợi thế đáng kể trong dài hạn.

Khi thực hiện phương pháp tiếp cận này, điều quan trọng là phải làm việc với một đối tác có kinh nghiệm về hydro và DX đã được chứng minh. Loại nhà cung cấp này có danh mục toàn diện về công nghệ điều khiển dòng chảy và điều chỉnh áp suất cũng như các tổ hợp phần cứng và phần mềm được tối ưu hóa. Điều này giúp các nhà sản xuất hydro có thể xây dựng các giải pháp sản xuất hydro từ tầng trệt trở lên một cách tích hợp để có được khả năng tương thích, khả năng mở rộng và bảo mật tối ưu.

Thực hiện các bước tiếp theo

Tương lai của hydro xanh trước tiên phụ thuộc vào sự thành công của quá trình sản xuất và các giải pháp áp suất cao có thể kiểm soát hydro và các phương tiện khác một cách an toàn, hiệu quả. Với mức độ kiểm soát cao, các nhà sản xuất máy điện phân và nhà sản xuất hydro có thể tự tin lắp đặt và mở rộng quy mô các hệ thống sản xuất hydro đáp ứng nhu cầu thị trường. Nền tảng quan trọng này có tiềm năng thúc đẩy việc sử dụng hydro xanh toàn cầu và tương lai biến đổi của năng lượng hydro.

Hồng Minh (Theo processingmagazine)

mca
Tin bài khác
[E-Magazine] Robotaxi và cuộc cách mạng vô-lăng bỏ trống

[E-Magazine] Robotaxi và cuộc cách mạng vô-lăng bỏ trống

Trong kỷ nguyên mà trí tuệ nhân tạo và hạ tầng số làm nền tảng cho các mô hình giao thông tương lai, xe tự hành, đặc biệt là robotaxi và phương tiện thương mại, đang trở thành nhân tố thay đổi cuộc chơi. Từ những chiếc xe lăn bánh thử nghiệm ở Mỹ cho đến hệ sinh thái logistics tự động tại Trung Quốc, thế giới đã bắt đầu chứng kiến hành trình thực thi khát vọng xe không người lái. Tuy nhiên, để đẩy mạnh tiến trình này, cần có sự tổng hợp chặt chẽ giữa công nghệ, chính sách và thực tiễn vận hành.
Agribank tự tin bước vào giai đoạn phát triển mới với khát vọng vươn cao

Agribank tự tin bước vào giai đoạn phát triển mới với khát vọng vươn cao

Sự kiện Đại hội đại biểu Đảng bộ Agribank lần thứ XI không chỉ đánh dấu kết thúc một nhiệm kỳ thành công mà còn mở ra giai đoạn phát triển chiến lược với khát vọng vươn cao hơn trong hành trình phụng sự “tam nông” và chuyển đổi số toàn diện.
PVCFC khẳng định vị thế ngày càng vững chắc trong ngành phân bón

PVCFC khẳng định vị thế ngày càng vững chắc trong ngành phân bón

Bước sang năm 2025 với nhiều tín hiệu tích cực từ thị trường, Công ty Cổ phần Phân bón Dầu khí Cà Mau (PVCFC, mã chứng khoán: DCM) đã ghi nhận những kết quả kinh doanh vượt xa mong đợi trong 7 tháng đầu năm.
Ngành du lịch trước thách thức lừa đảo công nghệ cao

Ngành du lịch trước thách thức lừa đảo công nghệ cao

Sự gia tăng các hành vi lừa đảo sử dụng công nghệ cao trong lĩnh vực du lịch thời gian gần đây đang đặt ra yêu cầu cấp thiết về công tác tuyên truyền, cảnh báo và phối hợp xử lý. Bộ Văn hóa, Thể thao và Du lịch đã triển khai nhiều giải pháp truyền thông, phối hợp cùng Bộ Công an nhằm ngăn chặn, xử lý hiệu quả các thủ đoạn lừa đảo tinh vi trên môi trường số.

'Nhận diện văn hóa trong không gian số': Hành trình kiến tạo bản sắc dân tộc trong kỷ nguyên số

Cuốn sách chuyên khảo "Nhận diện văn hóa trong không gian số", do PGS.TS. Vũ Trọng Lâm và TS. Nguyễn Việt Lâm đồng chủ biên, Nhà xuất bản Chính trị quốc gia Sự thật ấn hành, là công trình khoa học sâu sắc, kết tinh giữa lý luận và thực tiễn. Đây là một đề tài khá mới, chưa có nhiều nghiên cứu sâu. Các tác giả không chỉ làm rõ bản chất, đặc điểm và xu hướng vận động của văn hóa trong môi trường số, mà còn mở ra những định hướng chiến lược cho việc xây dựng không gian văn hóa số của Việt Nam, để bản sắc dân tộc luôn luôn được bảo tồn và phát huy giữa dòng chảy số hóa toàn cầu.
Tích hợp robot RV-2AJ, xử lý ảnh và IoT: Sinh viên kỹ thuật phát triển máy dán linh kiện tự động

Tích hợp robot RV-2AJ, xử lý ảnh và IoT: Sinh viên kỹ thuật phát triển máy dán linh kiện tự động

Thành công của đội NexCore tại MECA 2025 không chỉ là dấu mốc đáng tự hào cho Đại học Công nghiệp TP.HCM, mà còn là minh chứng cho năng lực sáng tạo, khả năng làm chủ công nghệ của sinh viên kỹ thuật Việt Nam trong kỷ nguyên số.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 3/8/2025: Tuổi Sửu không được yên ấm, tuổi Thân dễ vướng rắc rối

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 3/8/2025: Tuổi Sửu không được yên ấm, tuổi Thân dễ vướng rắc rối

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 3/8/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Bộ VHTTDL và Bộ KHCN đồng loạt cảnh báo người dân về quảng cáo thực phẩm, thuốc giả

Bộ VHTTDL và Bộ KHCN đồng loạt cảnh báo người dân về quảng cáo thực phẩm, thuốc giả

Trước tình trạng thuốc giả, thực phẩm giả có xu hướng gia tăng, Bộ Văn hóa, Thể thao và Du lịch (Bộ VHTTDL) đã triển khai đồng bộ nhiều giải pháp từ xây dựng pháp luật, tăng cường truyền thông, kiểm tra giám sát đến phối hợp liên ngành nhằm nâng cao hiệu quả phòng, chống loại tội phạm nguy hiểm này.
BSR xuất bán sản phẩm dầu DO sang thị trường Lào

BSR xuất bán sản phẩm dầu DO sang thị trường Lào

Trong những ngày cuối tháng 7 và đầu tháng 8, hòa trong không khí thi đua yêu nước lập thành tích chào mừng Đại hội đại biểu Đảng bộ Tập đoàn Công nghiệp - Năng lượng Quốc gia Việt Nam lần thứ IV, nhiệm kỳ 2025 - 2030, Công ty cổ phần Lọc hóa dầu Bình Sơn (BSR) đã xuất bán thành công những lô dầu DO (Diesel Oil) đầu tiên sang nước Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào. Đây là bước đi chiến lược trong việc đa dạng hóa, mở rộng thị trường, gia tăng hiệu quả sản xuất kinh doanh của BSR.
EVN chuyển mình mạnh mẽ, báo lãi hơn 8.200 tỷ đồng năm 2024

EVN chuyển mình mạnh mẽ, báo lãi hơn 8.200 tỷ đồng năm 2024

Sau nhiều năm kinh doanh chật vật, Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) đã có một năm 2024 đáng nhớ khi lần đầu tiên thoát lỗ và ghi nhận mức lãi sau thuế hơn 8.200 tỷ đồng. Đây là kết quả tích cực sau giai đoạn dài chịu áp lực về giá điện, chi phí đầu vào tăng cao và biến động tỷ giá. Điều này cho thấy những nỗ lực tái cơ cấu tài chính, điều hành sản xuất và điều chỉnh giá điện đang phát huy hiệu quả.
Quảng cáo
moxa