Việc một động cơ phát điện quy mô lớn vận hành hoàn toàn bằng hydro tinh khiết và hòa vào lưới điện quốc gia Tây Ban Nha được xem là cột mốc quan trọng của ngành năng lượng. Thành công này không chỉ chứng minh tính khả thi của hydro trong phát điện quy mô lớn mà còn mở ra lời giải tiềm năng cho bài toán lưu trữ năng lượng tái tạo đang ngày càng cấp thiết trên toàn cầu…

Một động cơ phát điện chạy bằng 100% hydro đã lần đầu tiên cung cấp điện cho lưới điện quốc gia Tây Ban Nha trong điều kiện vận hành thực tế. Thử nghiệm được thực hiện bởi tập đoàn công nghệ năng lượng Wartsila của Phần Lan tại cơ sở của công ty ở thị trấn Bermeo, miền Bắc Tây Ban Nha.

TỪ GIẢI PHÁP THÍ ĐIỂM ĐẾN HẠ TẦNG NĂNG LƯỢNG TƯƠNG LAI

Theo Wartsila, đây là lần đầu tiên trên thế giới một động cơ phát điện quy mô lớn hoạt động hoàn toàn bằng hydro tinh khiết và hòa điện trực tiếp vào lưới điện quốc gia. Động cơ được sử dụng trong dự án là mẫu Wartsila 31H2, hiện được xem là động cơ hydro tinh khiết lớn nhất thế giới.

Trong nhiều năm qua, các dự án phát điện bằng hydro chủ yếu sử dụng hỗn hợp hydro và khí tự nhiên nhằm bảo đảm tính ổn định trong quá trình vận hành. Kết quả thử nghiệm mới cho thấy các hệ thống phát điện quy mô lớn có thể hoạt động hoàn toàn bằng hydro mà vẫn đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của lưới điện.

Wartsila cho biết Tây Ban Nha được lựa chọn làm nơi thử nghiệm bởi quốc gia này đang nằm trong nhóm dẫn đầu châu Âu về phát triển năng lượng tái tạo. Điện gió và điện mặt trời hiện chiếm tỷ trọng ngày càng lớn trong cơ cấu nguồn điện của nước này.

Xu hướng tương tự cũng đang diễn ra trên phạm vi toàn cầu. Các dự báo quốc tế cho thấy đến năm 2030, tổng công suất điện gió và điện mặt trời trên thế giới có thể tăng thêm khoảng 4.600 GW.

Tuy nhiên, tốc độ phát triển mạnh mẽ của năng lượng tái tạo cũng làm nổi bật một thách thức lớn đối với các hệ thống điện hiện đại. Không giống các nhà máy nhiệt điện hay thủy điện truyền thống, sản lượng điện gió và điện mặt trời phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và thời gian trong ngày.

Những thời điểm trời ít gió hoặc nhiều mây có thể khiến sản lượng điện giảm mạnh chỉ trong thời gian ngắn. Ngược lại, khi thời tiết thuận lợi, hệ thống đôi khi sản xuất ra lượng điện vượt quá nhu cầu tiêu thụ thực tế.

Điều này khiến các nhà vận hành lưới điện phải tìm kiếm các nguồn điện linh hoạt có khả năng khởi động nhanh, tăng giảm công suất theo nhu cầu và sẵn sàng phát điện khi các nguồn tái tạo suy giảm.

Theo Wartsila, động cơ hydro có thể đảm nhiệm chính vai trò này. “Động cơ Wartsila 31H2 cho thấy hydro đã vượt qua phạm vi nghiên cứu lý thuyết để trở thành một phần của hạ tầng năng lượng thực tế”.

Các động cơ dạng này cũng có ưu thế là tận dụng được kinh nghiệm vận hành của ngành phát điện bằng động cơ đốt trong hiện nay, giúp giảm thời gian thương mại hóa so với một số công nghệ mới khác.

LỜI GIẢI CHO BÀI TOÁN LƯU TRỮ ĐIỆN TÁI TẠO

"Lợi thế quan trọng nhất của hydro nằm ở khả năng lưu trữ năng lượng trong thời gian dài". Nhấn mạnh điều này, đại diện Wartsila phân tích: khi các trang trại điện gió hoặc điện mặt trời tạo ra lượng điện vượt quá nhu cầu tiêu thụ, phần điện dư thừa có thể được sử dụng để vận hành các hệ thống điện phân nước. Quá trình này tách nước thành oxy và hydro bằng điện năng.

Hydro sau đó được lưu trữ trong các bồn chứa hoặc hệ thống chuyên dụng và được sử dụng làm nhiên liệu phát điện khi nguồn năng lượng tái tạo không đủ đáp ứng nhu cầu.

Mô hình này giúp chuyển đổi điện năng dư thừa thành một dạng nhiên liệu có thể tích trữ, vận chuyển và sử dụng vào thời điểm cần thiết. Nhiều chuyên gia coi đây là một trong những giải pháp tiềm năng nhất để giải quyết bài toán lưu trữ năng lượng quy mô lớn mà pin lưu trữ hiện nay còn gặp hạn chế về chi phí và thời gian lưu trữ.

Hydro xanh không tạo ra phát thải carbon trong quá trình sản xuất bằng năng lượng tái tạo và có thể góp phần đáng kể vào mục tiêu khử carbon của ngành điện.

Tập đoàn công nghệ năng lượng Wartsila

Bên cạnh việc ổn định lưới điện, công nghệ này còn được kỳ vọng sẽ cung cấp điện cho các khu vực xa xôi chưa kết nối với hệ thống điện quốc gia hoặc những địa điểm có nhu cầu điện năng lớn nhưng yêu cầu phát thải thấp.

Nhà sản xuất đặc biệt nhấn mạnh tiềm năng ứng dụng tại các cơ sở sản xuất công nghiệp quy mô lớn và các trung tâm dữ liệu AI. Đây là những lĩnh vực đang chứng kiến nhu cầu điện tăng mạnh nhưng đồng thời cũng chịu áp lực ngày càng lớn trong việc giảm phát thải carbon.

RÀO CẢN KHÔNG CÒN NẰM Ở CÔNG NGHỆ

Sau khi hoàn thành thử nghiệm, thách thức lớn nhất hiện nay không còn nằm ở khả năng vận hành của động cơ mà nằm ở yếu tố kinh tế và hạ tầng.

Ông Rasmus Teir, Giám đốc Chiến lược Công nghệ và Khử carbon của Wartsila, cho biết kết quả thử nghiệm đã chứng minh các động cơ hydro quy mô lớn có thể cung cấp nguồn điện linh hoạt, có khả năng điều độ và phù hợp với các hệ thống điện dựa nhiều vào năng lượng tái tạo.

Ngoài ra, các chính phủ cũng cần xây dựng những khung pháp lý rõ ràng, cơ chế hỗ trợ tài chính và các chính sách khuyến khích đầu tư để tạo điều kiện cho ngành công nghiệp hydro phát triển.

Thực tế cho thấy nhiều quốc gia đang đặt cược vào hydro như một thành tố quan trọng của quá trình chuyển đổi năng lượng. Tuy nhiên, chi phí sản xuất hydro xanh hiện vẫn cao hơn đáng kể so với các nhiên liệu truyền thống, trong khi hạ tầng vận chuyển và lưu trữ còn ở giai đoạn đầu phát triển.

Dù vậy, việc động cơ hydro quy mô lớn đầu tiên trên thế giới đã hòa điện thành công vào lưới điện quốc gia được xem là một dấu mốc quan trọng. Sự kiện này cho thấy hydro không còn chỉ là một ý tưởng cho tương lai mà đang từng bước trở thành một phần của hệ thống năng lượng thực tế, đặc biệt trong bối cảnh thế giới cần những giải pháp vừa bảo đảm an ninh năng lượng vừa đáp ứng mục tiêu giảm phát thải carbon.