Phát triển điện khí và lợi ích to lớn của điện khí LNG

PGTECH là nhà cung cấp các giả pháp van công nghiệp cho linh vực điện khí LNG, van công nghiệp cho dầu khí, van công nghiệp cho nhiệt điện, và đa dạng các dòng van công nghiệp ở nhiều lĩnh vực khác nhau. Chúng tôi là nhà phân phối Van công nghiệp cho điện khí LNG và dầu khí của thương hiệu van MSA Cộng Hoà Séc. Liên quan tới lĩnh vực dầu khí và khí LNG này, trong bài phân tích này, chúng tôi muốn đề cập tới lĩnh vực điện khí LNG, một trong những vấn đề quan trọng của nguồn điện khí đã được chủ trương để phát triển tại Việt Nam. Quá trình sử dụng khí LNG để sản xuất điện và những lợi ích to lớn của việc sử dụng nguồn năng lượng khí LNG vào quá trình sản xuất điện.

Theo những cam kết của các nền kinh tế trên thế giới thì về việc giảm dần và tiến tới từ bỏ nhiệt điện than vào năm 2040 đã được chỉ ra trong hiệp định Paris năm 2015, thì việc tìm ra một giải pháp của năng lượng điện sạch hơn, hiệu quả hơn đang là vấn đề cấp bách. Điện hạt nhân và điện khí LNG là những lựa chọn hiệu quả cho vấn đề này. Chính phủ gần đây đã nghiên cứu và chủ trương triển khai các nhà máy điện khí LNG, giúp nâng cao năng lực sản xuất điện, và cải thiện vấn đề phát thải hiệu ứng nhà kinh hiệu quả. Dự thảo triển khai Quy hoạch Điện VIII là bước tiến quan trọng của Quốc gia trong phát triển nguồn năng lượng bền vững và thân thiện với môi trường hơn.

Điện khí là gì?

Khí tự nhiên (Natural Gas) đóng vai trò chủ đạo trong năng lượng hỗn hợp, nhưng chúng được sử dụng để sản xuất ra điện thế nào, và chúng đem lại những lợi ích gì?

Thuật ngữ điện khí Gas-to-Power (GTP) mô tả quá trình chuyển đổi khí tự nhiên điển hình là etan và metan hoặc các loại khí dầu mỏ khác thành năng lượng điện. Khí đốt tự nhiên chiếm khoảng 22,9% mức tiêu thụ năng lượng toàn cầu, trong đó khoảng 8,7% được cung cấp dưới dạng khí LNG (Liquefied Natural Gas). Mặc dù nhu cầu về nhiên liệu hóa thạch đã giảm trong đại dịch COVID-19 và được dự đoán là sẽ giảm trong nhiều năm tới, khí đốt tự nhiên vẫn có khả năng phục hồi, đặc biệt là khi so sánh với than đá và dầu mỏ.

Theo giới chuyên gia, những tác động lâu dài đối với nhu cầu năng lượng toàn cầu và cơ cấu ngành do đại dịch vẫn chưa chưa rõ ràng. Việc sử dụng năng lượng của thế giới dự kiến sẽ tăng gấp đôi vào năm 2040, dẫn đầu là các khu vực tăng trưởng nhanh về thu nhập hoặc dân số như Ấn Độ, Trung Quốc và một số quốc gia châu Phi. Hiệu quả, tính linh hoạt và độ tin cậy là cần thiết trên con đường hướng tới một tương lai không phát thải, khiến GTP ngày càng trở nên quan trọng trong quá trình chuyển đổi năng lượng

Tái hóa khí

Việc chuyển đổi khí lỏng trở lại trạng thái khí được thực hiện trong một nhà máy tái hóa khí. Nhà máy tái hóa khí là một phần quan trọng của kết cấu hạ tầng nơi sản xuất LNG trong tương lai. Nhà máy này có thể hoàn toàn ở trên đất liền và có các công nghệ bến phao nổi như FSU hoặc nổi hoàn toàn như FSRU. Các cơ sở tái hóa khí thường sử dụng nước biển để chuyển đổi khí LNG trở lại trạng thái khí, nhưng cũng có thể sử dụng máy hóa hơi.

Máy hóa hơi sử dụng một số quạt lớn đẩy không khí qua bộ trao đổi nhiệt để làm bay hơi khí LNG, trong khi máy hóa hơi đốt chìm (SCV) đốt cháy một số khí tự nhiên để thúc đẩy quá trình hóa hơi. Trong trường hợp sử dụng nước biển, nước đi qua bộ trao đổi nhiệt cùng với khí tự nhiên và bơm áp suất cao điều áp khí đến mức áp suất 70-100 bar. Trong thời kỳ nhu cầu cao, tái khí hóa cũng có thể được xử lý bằng cách sử dụng đầu đốt khí tự nhiên dưới nước. Sau khi chuyển đổi trở lại trạng thái khí, khí tự nhiên được vận chuyển đến các nhà máy điện chạy bằng khí đốt để tạo ra điện.

Bước tiếp theo là vận chuyển khí đốt tự nhiên đến nhà máy điện. Sản xuất điện từ khí đốt tự nhiên có thể xảy ra tại hoặc gần nguồn nước của hồ chứa. Những nguồn điện này sau đó có thể được chuyển đến vị trí được chỉ định thông qua đường dây điện hoặc có thể được vận chuyển dưới dạng khí đến gần hơn với người dùng cuối để chuyển đổi thành điện năng.

Giải pháp thay thế trước đây có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các nhà máy và cơ sở hạ tầng ngoài khơi, trong khi giải pháp sau được coi là giải pháp linh hoạt và hiệu quả hơn do tổn thất điện năng trong quá trình truyền tải đường dài. Nhiệt thải có thể được sử dụng để sưởi ấm và các mục đích công nghiệp khác.

Con tàu đầu tiên chở LNG mang tên Maran Gas Achilles, trọng tải tới 100.000 DWT đã cập tại kho cảng của PV Gas thuộc Cụm cảng Cái Mép - Thị Vải (tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu) vào ngày 10-7

Một phần khí được cung cấp vào trạm thấp áp để giảm áp suất và cung cấp cho các khách hàng tiêu thụ khí áp suất thấp

Khí đốt tự nhiên được sử dụng để sản xuất điện như thế nào?

Quá trình chuyển đổi khí thành năng lượng điện được thực hiện thông qua quá trình nhiệt động lực học của việc chuyển đổi năng lượng hóa học có trong khí tự nhiên thành năng lượng nhiệt, rồi qua năng lượng cơ học và cuối cùng thành năng lượng điện. Phương pháp GTP phổ biến sử dụng các máy phát điện chạy bằng tua-bin khí, ở dạng chu trình đơn giản hoặc cấu hình chu trình kết hợp.

Trong một nhà máy khí tự nhiên tuần hoàn đơn giản, khí tự nhiên được đưa vào buồng đốt, sau đó được trộn với không khí điều áp từ máy nén và đốt cháy. Hơn thế nữa, hỗn hợp nhiên liệu khí nóng từ buồng đốt được đưa vào tuabin nối với cần trục . Cần trục được kết nối với máy nén và máy phát điện, sau đó tạo ra điện và cung cấp điện cho hệ thống lưới điện.

Quá trình nhiệt động lực học này thường được gọi là chu trình Breton. Trong đó buồng trộn (buồng đốt) và bộ giãn nở (tuabin) tạo ra năng lượng. Chu trình Breton dựa trên tỷ lệ giữa nhiệt độ đầu ra của máy nén và nhiệt độ khí quyển.

Ngoài ra, hiệu suất của chu trình Carnot dựa trên tỷ lệ giữa nhiệt độ cao nhất và thấp nhất trong một chu trình của động cơ nhiệt, do đó đặt ra điều kiện biên cho hiệu suất tối đa của động cơ nhiệt có thể đạt được. Về mặt hiệu quả, ngay cả một chu trình Brayton được lý tưởng hóa hoàn toàn cũng không thể phù hợp với quy trình Carnot.

Hiệu suất của các nhà máy khí chu trình đơn giản thường vào khoảng 35%, nhưng hiệu suất tổng thể có thể tăng lên bằng cách đưa vào một chu trình kết hợp, còn được gọi là chu trình chạm đáy. Chu trình kết hợp bao gồm một chu trình đơn giản với một chu trình đáy hơi kèm theo với lò hơi thu hồi nhiệt (thuật ngữ Tiếng Anh là heat recovery steam generator HRSG). Chu trình đáy sử dụng nhiệt dư thừa từ chu trình để tạo ra hơi nước, sau đó được sử dụng để tạo ra năng lượng điện thông qua một máy phát điện thứ hai. Bằng cách này, lượng nhiệt thải và lượng khí tiêu thụ giảm xuống, lượng khí thải CO2 giảm khoảng 30% và hiệu suất tổng thể của nhà máy có thể tăng lên 60%.

Thuật ngữ sản xuất điện khí tự nhiên (GTP) mô tả quá trình chuyển đổi khí tự nhiên điển hình là etan và metan hoặc các loại khí dầu mỏ khác thành năng lượng điện. Khí đốt tự nhiên chiếm khoảng 22,9% mức tiêu thụ năng lượng toàn cầu, trong đó khoảng 8,7% được cung cấp dưới dạng khí LNG.

Lợi ích của việc sản xuất khí tự nhiên

Trước đây, một trong những vấn đề phổ biến nhất với GTP là vị trí tương đối của trữ lượng khí đốt tự nhiên và người tiêu dùng cuối cùng, cũng như phương thức vận chuyển khí đốt thô đến các cơ sở xử lý. Sự chuyển đổi thương mại của khí LNG từ quy mô lớn sang quy mô nhỏ xuất phát từ việc phát hiện ra trữ lượng khí đốt tương đối nhỏ ở các vùng sâu vùng xa, nhu cầu năng lượng và nhiên liệu ngày càng tăng, các quy định mới và hiện đại hóa chuỗi cung ứng hiện có. Sự xuất hiện của công nghệ đột phá có khả năng giảm đáng kể rủi ro tài chính của các dự án và huy động vốn nhanh chóng theo yêu cầu, là một lý do khác giải thích tại sao các dự án khí quy mô nhỏ, đặc biệt là các dự án khí LNG, có tiềm năng lớn trong tương lai.

Hỗn hợp năng lượng toàn cầu được hưởng lợi từ các dự án khí đốt quy mô nhỏ, vì khí đốt tự nhiên đóng vai trò là nhiên liệu chuyển đổi hiệu quả và đáng tin cậy trên con đường hướng tới một tương lai xanh và bền vững. Vì nhiều nguồn năng lượng tái tạo, chẳng hạn như năng lượng mặt trời và gió, được coi là không liên tục vì các ngồn năng lượng này phụ thuộc vào điều kiện thời tiết nên các nhà máy điện chạy khí đốt có thể cung cấp năng lượng dự phòng hệ thống trong trường hợp thiếu điện.

Hầu hết các nhà máy điện chạy bằng khí đốt đều linh hoạt và hiệu quả trong việc chuẩn bị và có thể chuyển từ trạng thái không hoạt động sang hoạt động đầy đủ chỉ trong vài phút, trong khi nhiều nhà máy than và dầu mỏ mất nhiều thời gian hơn để tạo ra sản lượng. Tính hiệu quả của khí tự nhiên là giá trị nhiệt cao, đối với khí metan và etan là một trong những loại nhiên liệu cao nhất, chỉ kém khí hydro.

Việc sử dụng khí LNG có những lợi ích môi trường đáng kể mà chúng ta không thể bỏ qua. Một nghiên cứu do Trung tâm Khí đốt tự nhiên hóa lỏng (CLNG) ủy quyền đã phát hiện ra rằng các nhà máy điện than nội địa hiện tại của Hoa Kỳ tạo ra lượng khí thải gấp hai lần rưỡi trên cơ sở vòng đời so với khí LNG. Lượng khí thải trung bình từ các nhà máy nhiệt điện than hiện có ở năm thị trường xuất khẩu LNG được nghiên cứu được phát hiện là cao lượng khí thải nhà kính (GHG) so với khí LNG, từ 139% đến 148%. Nghiên cứu này phân tích minh họa vòng đời của khí tự nhiên và than đá, từ sản xuất đến phân phối

Nâng cao hiệu quả năng lượng là một trong những biện pháp khí hậu hiệu quả nhất về chi phí khi xét về mối quan hệ trực tiếp giữa đầu tư và giảm phát thải do giảm năng lượng sử dụng. Công nghệ cung cấp năng lượng từ khí thông minh như chu trình kết hợp là một ví dụ về cách đổi mới để có thể cải thiện hơn nữa hiệu quả của chuỗi giá trị.

Nguồn khí tự nhiên LNG để đáp ứng các nhà máy điện khí

Trong những năm gần đây, công nghệ nổi trên biển và những thay đổi trong thị trường LNG đã cho phép hiện thực hóa chuỗi giá trị dưới dạng các dự án điện khí.

LNG là bước đầu tiên trong hành trình xây dựng năng lượng sạch. Công nghệ đã được chứng minh và có cơ sở hạ tầng toàn cầu hỗ trợ việc sử dụng, có các biện pháp và quy định an toàn mạnh mẽ, LNG có thể kết hợp liền mạch với khí tái tạo và cơ sở hạ tầng LNG hiện tại dễ dàng thích nghi với nhiên liệu không carbon như amoniac. Chính nhiên liệu carbon thấp hơn sẽ giúp chúng ta thích nghi  với việc sử dụng nhiên liệu không carbon

Cuối cùng, các mô hình bán hàng và kinh doanh khí LNG chứng minh sự hiệu quả trong việc mở rộng phạm vi tiếp cận toàn cầu của khí tự nhiên đối với các ngành công nghiệp năng lượng và hỗ trợ tăng trưởng cho các quốc gia đang phát triển với cơ sở hạ tầng năng lượng mới. Việt Nam gần đây đã có chuyến tàu lớn chở 70.000 tấn khí LNG, phục vụ cho nhu cầu năng lượng của Quốc gia cập cảng, đánh dấu bước tiến quan trọng về nguồn năng lượng mới cho quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước.

PGTECH là nhà cung cấp các dòng van công nghiệp cho nhà máy nhiệt điện, van công nghiệp cho nhà máy điện khí LNG của thương hiệu MSA (Czech) dòng van chuyên dụng trong lĩnh vực này. Nếu các bạn quan tâm tới giải pháp Van công nghiệp cho dầu khí, khí gas, khí LNG, khí air, hơi, nước…xin vui lòng liên hệ với PGTECH để được tư vấn cụ thể hơn về giải pháp.

PGTech Co., Ltd - Nhà phân phối các thiết bị, sản phẩm công nghiệp uy tín hàng đầu tại Việt Nam và các nước trong Khu Vực

Copyright © - Bản quyền bài viết thuộc về PGTech Việt Nam

Ban Biên Tập Tin Tức: PGTECH

                                               Biên Tập Viên: Lê Hà

PGTECH CO., LTD

VPGD: Tầng 3, Tòa Nhà C14-CT2, Bắc Hà, Bộ Công An, Đường Tố Hữu, Nam Từ Liêm, HN.

 Địa Chỉ: PGTech Co., Ltd số 12, Ngõ 28, Đường Tây Hồ,  Phường Quảng An, Quận Tây Hồ, TP. Hà Nội

Điện Thoại: 024-730235 88 - Hotline: 0962 875 986

Fax: 024-730235 89

Email: info@pgtech.com.vn      sales@pgtech.com.vn 

Website: www.pgtech.com.vn