Anh thử nghiệm 'trạm năng lượng hydro nổi' đầu tiên trên thế giới

Sàn cảng sử dụng nhiên liệu hydro, được thiết kế để tiếp nhiên liệu hai lần một tuần. Ảnh: IE.

Anh vừa đạt bước tiến mới trong nỗ lực khử carbon ngành hàng hải khi một liên danh công nghệ được chính phủ hậu thuẫn xác nhận thành công mô hình “Trung tâm năng lượng hydro” nổi có khả năng cung cấp điện cho tàu biển mà không cần kết nối với lưới điện quốc gia.

Dự án được xem là một trong những giải pháp táo bạo nhất hiện nay nhằm giải quyết bài toán phát thải tại các cảng biển – nơi hàng nghìn con tàu vẫn phải duy trì động cơ hoạt động khi neo đậu để đáp ứng nhu cầu điện năng trên tàu.

Trung tâm năng lượng nổi này gồm ba nền tảng hình lục giác liên kết với nhau, có tổng diện tích khoảng 1.200 m². Hệ thống tích hợp pin lưu trữ năng lượng công suất khoảng 45 MWh, các cụm pin nhiên liệu hydro mô-đun, thiết bị phát điện chạy hydro, nguồn năng lượng tái tạo cùng mạng lưới điện AC/DC tiên tiến có khả năng cấp điện trực tiếp cho tàu khi cập cảng.

Mô hình đã được thử nghiệm và đánh giá trong chương trình kéo dài sáu tháng thuộc Cuộc thi Trình diễn Hàng hải Sạch (Clean Maritime Demonstrator Competition Round 6) do UK Research and Innovation phối hợp với Văn phòng Giảm phát thải ngành vận tải biển của Anh tổ chức.

Các cuộc thử nghiệm bao gồm đánh giá thủy động lực học, độ bền kết cấu, hiệu suất hệ thống điện cũng như khả năng vận hành trong điều kiện thực tế.

Theo nhóm phát triển, kết quả cho thấy các công nghệ hiện có về hydro, pin lưu trữ, pin nhiên liệu và hệ thống điện hoàn toàn có thể được tích hợp thành một nền tảng nổi mô-đun, đủ khả năng cung cấp điện cho các tàu cỡ lớn khi neo đậu và có thể triển khai tại nhiều cảng biển trên thế giới.

Một trong những điểm nổi bật nhất của hệ thống là khả năng cung cấp liên tục tới 5 MW điện sạch cho tàu biển.

Nền tảng này hỗ trợ các chuẩn kết nối điện bờ 6,6 kV và 11 kV, đủ sức đáp ứng nhu cầu của các tàu du lịch cỡ trung và nhiều loại tàu có mức tiêu thụ điện lớn.

Các chuyên gia cho rằng dự án đang nhắm trực tiếp vào một trong những nút thắt lớn nhất của quá trình khử carbon tại cảng biển: hạ tầng điện.

Nhiều cảng trên thế giới vẫn gặp khó khăn trong việc triển khai hệ thống điện bờ quy mô lớn do hạn chế về công suất lưới điện, thời gian kết nối kéo dài, thiếu quỹ đất, thủ tục cấp phép phức tạp và chi phí đầu tư cao.

Nhờ hoạt động hoàn toàn độc lập với lưới điện hiện hữu, nền tảng nổi này mở ra một hướng đi khác.

Thay vì phải xây dựng các trạm điện, trạm biến áp và hệ thống cáp quy mô lớn trên đất liền, toàn bộ hạ tầng năng lượng được đặt ngay trên mặt nước.

Trong khi các dự án điện bờ truyền thống thường mất từ ba đến bảy năm hoặc lâu hơn để hoàn thành, giải pháp mới có thể giúp các cảng cắt giảm đáng kể thời gian triển khai.

Theo liên danh phát triển, hệ thống có khả năng cung cấp khoảng 91MWh điện mỗi tuần và hỗ trợ nhiều đợt sạc liên tiếp cho tàu biển.

Thiết kế này cũng hạn chế nhu cầu cải tạo mặt bằng, lấn biển hoặc nâng cấp quy mô lớn đối với cơ sở hạ tầng điện hiện có.

Để duy trì hoạt động liên tục, trung tâm năng lượng tiêu thụ khoảng 7,5-8 tấn hydro mỗi tuần.

Nhiên liệu được lưu trữ trong các container tiêu chuẩn ISO áp suất thấp tích hợp trực tiếp trên nền tảng nổi.

Hiện hệ thống được trang bị bảy bồn chứa hydro và cần tiếp nhiên liệu khoảng hai lần mỗi tuần.

Nhóm phát triển cho rằng cách tiếp cận này giúp các cảng có thể bắt đầu sử dụng điện bờ chạy hydro mà không cần đầu tư ngay lập tức vào cơ sở hạ tầng hydro cố định, từ đó giảm đáng kể rào cản triển khai.

Thay vì sử dụng các tổ máy phát điện lớn, nền tảng nổi vận hành bằng các cụm pin nhiên liệu hydro công suất 1,3MW để liên tục sạc cho hệ thống pin lưu trữ.

Khi tàu kết nối, điện năng sẽ được cung cấp gần như tức thời từ khối pin.

Hệ thống còn tích hợp các tấm pin mặt trời với tổng công suất 146 kW nhằm giảm mức tiêu thụ hydro.

Các nghiên cứu độc lập của University of Strathclyde cũng xác nhận nền tảng đáp ứng tốt các yêu cầu về độ ổn định, độ bền kết cấu, khả năng chuyển động trên biển và kết nối giữa các mô-đun trong nhiều điều kiện sóng gió khác nhau.

Giới chuyên gia đánh giá đây có thể là một bước tiến quan trọng trong nỗ lực giảm phát thải của ngành vận tải biển toàn cầu, đặc biệt khi các cảng biển đang chịu áp lực ngày càng lớn phải cắt giảm khí thải carbon nhưng lại thiếu nguồn lực để xây dựng các hệ thống điện bờ truyền thống quy mô lớn.