Tái sử dụng đường ống dẫn dầu khí cho hydro - Triển vọng và các rào cản tài chính, kỹ thuật

Ý kiến của Bộ Tài chính về các dự án điện hạt nhân Ninh Thuận 1 và 2 gửi Bộ Công Thương Bộ Tài chính vừa có văn gửi gửi Bộ Công Thương trao đổi về “Báo cáo của Tạp chí Năng lượng Việt Nam về các dự án điện hạt nhân Ninh Thuận”. Trong văn bản, Bộ Tài chính thông tin một số nội dung liên quan đến nhiệm vụ đàm phán với các đối tác cung cấp tín dụng; cũng như quan điểm về thời gian, nguồn nhân lực, công nghệ, chi phí đầu tư, đối tác... cho các dự án điện hạt nhân Ninh Thuận 1, Ninh Thuận 2. Trân trọng gửi tới các cơ quan quản lý, chủ đầu tư, đơn vị liên quan và bạn đọc cùng tham khảo.

Thách thức kỹ thuật:

Việc chuyển đổi hoàn toàn đường ống từ vận chuyển dầu khí sang hydro đòi hỏi nhiều thay đổi về hệ thống và vật liệu. Vấn đề chính là nguy cơ giòn hydro của thép đường ống và kích thước phân tử nhỏ hơn của khí hydro so với khí methane.

Giòn hydro là một vấn đề an toàn nghiêm trọng. Các phân tử hydro tác động với sắt ở các mối hàn, biến thành nguyên tử. Nguyên tử hydro xâm nhập vào các vết nứt rất nhỏ trong mối hàn ống, khiến chúng to ra và làm thay đổi độ bền chịu lực của đường ống thép, có thể dẫn đến nứt và hỏng hóc khi có thay đổi áp lực, đặc biệt là ở các đường ống cũ.

Ở những đường ống mới dành cho hydro, thép không gỉ austenite và polymer gia cố sợi (FRB) là những vật liệu được khuyến nghị cho đường ống hydro do khả năng chống ăn mòn.

Sự thâm nhập của hydro khiến khả năng thất thoát cao hơn. Thứ nhất, đó là thiệt hại về mất mát khí, thứ hai là nguy cơ cháy nổ.

Về biến đổi khí hậu, khí hydro thất thoát không phải là mối lo ngại lớn như methane.

Mật độ năng lượng của hydro trên một đơn vị thể tích thấp hơn đáng kể so với khí tự nhiên (ngay cả khi bị nén). Điều này đòi hỏi đường ống có đường kính lớn hơn và máy nén có thể xử lý tốc độ dòng chảy cao hơn. Việc bảo trì đường ống chuyển đổi cũng đặt ra nhiều thách thức.

Tính dễ cháy cao của hydro cũng yêu cầu thay đổi các khu vực nguy hiểm và phương pháp thông gió, cũng như thay đổi quy trình vận hành và quy trình ứng phó đầu tiên. Mặc dù hydro nhẹ hơn, nên bay lên cao nhanh hơn, ít bị tích tụ thành các vùng nổ như khí tự nhiên, nhưng hỗn hợp hydro và không khí lại có nhiệt độ chớp cháy thấp và năng lượng gây nổ thấp hơn, nên dễ cháy nổ hơn. Vì thế thông gió cho đường ống khi phải dừng để sửa chữa, hoặc thay đổi cần quy trình chặt chẽ.

Cân nhắc đầu tư:

Xây dựng đường ống hydro mới tốn kém gấp 10 lần so với sử dụng đường ống dẫn khí hiện có. Sự không chắc chắn của thị trường hydro từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ và chậm trễ trong đầu tư vốn cho các dự án mới khiến nhiều doanh nghiệp tập trung vào hoạt động dầu khí thông thường hơn là theo đuổi đường ống hydro.

Tuy nhiên, vẫn có những lợi ích chung từ sự hợp tác giữa các ngành công nghiệp. Các doanh nghiệp dầu khí có thể đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển hydro bằng cách tận dụng kỹ năng, chuyên môn và tài sản hiện có. Cụ thể là đường ống dẫn và phân phối khí tự nhiên.

Cơ hội trong việc pha trộn hydro:

Pha trộn hydro vào mạng lưới khí đốt hiện có được coi là bước đầu tiên trong việc xây dựng nền kinh tế hydro. Ở một số trường hợp, việc pha trộn hydro với tỷ lệ lên đến 10-20% theo thể tích là khả thi mà không phải thay đổi nhiều hạ tầng đường ống và thiết bị kèm theo. Thị trường pha trộn hydro đã mở rộng trong những năm gần đây, mang đến cơ hội giảm phát thải và tạo ra các sản phẩm năng lượng mới.

Tuy nhiên, việc pha trộn không phải là giải pháp toàn diện giải quyết vấn đề khí hậu. Việc tách hydro và khí tự nhiên nên được duy trì sao cho không ảnh hưởng đến lợi nhuận của doanh nghiệp.

Tương lai của việc tái sử dụng đường ống dẫn dầu khí:

Đường ống tái sử dụng đóng vai trò quan trọng trong chiến lược đa dạng hóa cho ngành công nghiệp nhiên liệu hóa thạch và giảm sự phụ thuộc vào các nguồn nhiên liệu truyền thống. Các sáng kiến của chính phủ, như Mạng lưới Hydro châu Âu (EHB), gồm hơn 30 công ty vận hành hạ tầng năng lượng của Liên minh châu Âu (EU) đang xây dựng mạng lưới đường ống hydro chuyên dụng bên cạnh việc sử dụng hạ tầng đường ống dẫn khí hiện có. Sự hỗ trợ của chính phủ là rất quan trọng để tránh thị trường hydro non trẻ trở thành nạn nhân của việc các công ty phân bổ nguồn lực cho các dòng doanh thu đáng tin cậy hơn trong lĩnh vực dầu khí thông thường.

Việc vận chuyển hydro về cơ bản là vận chuyển phân tử, và đó là hoạt động kinh doanh mà ngành dầu khí truyền thống đã, đang thực hiện. Sự phát triển của thị trường này phụ thuộc vào nhiều yếu tố (bao gồm cả tiến bộ công nghệ, quy định của chính phủ và nhu cầu thị trường). Nhu cầu thị trường đối với hydro thường là các nhà máy hóa dầu và các nhà máy hóa chất.

Còn hydro nhiên liệu cho phát điện, trong tương lai gần, chưa đủ rẻ để có thêm thị trường mới là sử dụng hydro cho phát điện./.

TS. PHÙNG QUỐC HUY - APERC

Nguồn tham khảo: Power-Technology