Jupiter 1000: Biến điện thành khí đốt

Dự án được mang tên Jupiter 1000 sử dụng lượng điện dư thừa từ các trạm sản xuất điện tái tạo như turbine điện gió, trung tâm năng lượng mặt trời và thủy điện để biến thành khí đốt tổng hợp. Khí đốt được tạo ra từ các nguồn điện trên được coi là có tính chất bền vững hay còn gọi là “khí xanh”. Thực tế trong thời gian qua, các trạm phát điện tái tạo ở Pháp có nhiều thời điểm dư thừa sản lượng. Chẳng hạn vào mùa có gió lớn, các turbine điện gió thường cho năng suất gấp đôi so với các mùa khác. Điều này tương tự với năng lượng mặt trời và thủy điện. Nếu điện dư thừa không được sử dụng sẽ “biến mất” do thường thì các trạm phát điện này không có bộ phận lưu trữ.

Mô hình Dự án Jupiter 1000

Để tận dụng nguồn điện dư thừa trên, từ lâu các nhà nghiên cứu Pháp đã tính tới việc biến chúng thành khí đốt. Dự án Jupiter 1000 là thành quả sau nhiều năm nghiên cứu và thử nghiệm của Viện Vật lý công nghiệp Pháp.

Cụ thể, điện dư thừa được sử dụng để sản xuất khí hydro bằng phương pháp điện phân: các phân tử nước (H₂O) bị tách thành hydro (H₂) và oxy (O). Hydro sau đó hoặc có thể được bơm vào mạng lưới khí đốt quốc gia nếu được pha loãng (theo quy định hiện hành, từ 1% đến tối đa 6% hydro có thể được trộn với khí metan trong các mạng lưới khí đốt) hoặc được kết hợp với CO₂ bằng quá trình metan hóa thành metan tổng hợp (CH₄). Loại khí "tái tạo" này có tính chất tương tự khí gas tự nhiên, có thể được đưa thẳng vào các mạng lưới khí đốt.

Jupiter 1000 sẽ được xây dựng trên diện tích 6.500m² trong khu công nghiệp PIICTO (Caban Tonkin Industrial and Innovation Platform). Khu công nghiệp này chỉ tiếp nhận các dự án thí điểm tiền công nghiệp, góp phần chuyển đổi năng lượng (lưu giữ và phát triển năng lượng tái tạo, nền kinh tế vòng tròn, lưới điện thông minh...). Nền kinh tế vòng tròn (Circular Economy) và những ứng dụng của nó trong việc bảo vệ môi trường thực ra là những điều rất quen thuộc. Nếu như nền kinh tế sản xuất thường bao gồm các giai đoạn chung nhất như “khai thác - sản xuất - vứt bỏ” thì nền kinh tế vòng tròn nhấn mạnh đến việc tái sử dụng rác thải để sản xuất sản phẩm khác.

9 đối tác, 30 triệu euro đầu tư

Dự án Jupiter 1000 là kết quả của sự hợp tác giữa 9 đối tác, có công suất lắp đặt là 1MW điện và sẽ sử dụng điện tái tạo do Công ty Điện quốc gia vùng Rhône (Compagnie Nationale du Rhône-CNR) cung cấp. Các thiết bị điện phân do Công ty McPhy Energy cung cấp, có thể sản xuất gần 17kg hydro mỗi giờ.

Sơ đồ biến điện thành khí đốt

Khí CO₂, được thu giữ bởi Công ty Leroux&Lotz (từ các nhà máy công nghiệp ở địa phương) sẽ cung cấp cho hai bộ phận mêtan hóa có công suất 25m³ khí mêtan tổng hợp mỗi giờ.

Nếu Jupiter 1000 chỉ hoạt động 6 tháng (tức là chỉ vào khoảng thời gian các điểm phát điện tái tạo dư thừa), công suất hằng năm của nó có thể vượt dễ dàng quá 1GWh, theo GRTgaz (với mức chuyển đổi 1m³ khí mêtan tổng hợp gần bằng 10kWh).

Khi dự án được hoàn thành, bộ phận đầu ra và vào của nhà máy sẽ được kết nối với mạng lưới khí đốt và điện của quốc gia. Dự kiến từ nay đến cuối năm 2018, một khu vực điện phân sẽ được lắp đặt ngay tại dự án, sau đó tới các lò trộn khí mêtan vào đầu năm 2019. Dự án sẽ được thử nghiệm trong 3 năm. Tổng chi phí của Jupiter 1000 ước tính khoảng 30 triệu euro, trong đó 40% được tài trợ bởi GRTgaz, 30% đến từ 9 đối tác khác của dự án và 30% còn lại là từ quỹ công.

Bước tiến quan trọng trong chuyển đổi năng lượng

Biến điện thành khí đốt là một giải pháp đầy hứa hẹn trong bối cảnh ngày càng có nhiều nguồn điện tái tạo tại Pháp. Vùng Provence-Alpes-Côte d'Azur hiện đang có trung tâm năng lượng mặt trời lớn thứ ba nước Pháp sau New Aquitaine và Occitanie, với công suất lắp đặt của 1.073MW vào cuối tháng 9-2017. Điện gió của vùng này khá hạn chế (50 MW công suất tích lũy).

Cơ quan Môi sinh Pháp (Ademe) ước tính đến năm 2050 sẽ có xấp xỉ 150 TWh khí đốt mỗi năm được sản xuất từ điện (sản lượng này sẽ phụ thuộc rất nhiều vào giá khí CO₂ và điện). Với công suất như vậy, Power to Gas sẽ là phương pháp quan trọng thứ 3 trong sản xuất khí "tái tạo" ở Pháp, sau Biogaz (200 TWh/năm) và khí tổng hợp-Syngaz (160-280 TWh/năm). Tiêu thụ khí đốt của Pháp là 487TWh vào năm 2016.

Là một phần của quá trình chuyển đổi năng lượng, Power to Gas có lợi thế hơn lưu trữ điện, quản lý dễ hơn các mạng lưới điện và khí đốt (nhờ tận dụng khả năng lưu trữ khí đốt ở Pháp), trong khi lại tiêu thụ bớt khí CO₂, tác nhân chính dẫn đến sự nóng lên toàn cầu.