Dù được ca ngợi, năng lượng Hydro vẫn được xem là không đủ "xanh" và hiệu quả

Hydro là nguyên tố đơn giản nhất và có nhiều nhất trong vũ trụ. Khi hydro cháy, nó tạo ra năng lượng dưới dạng nhiệt, và sản phẩm phụ duy nhất là nước. Điều đó có nghĩa là năng lượng được tạo ra từ hydro không tạo ra carbon dioxide, khí làm nóng bầu khí quyển, khiến nó trở thành một trong nhiều nguồn năng lượng tiềm năng có thể giúp giảm lượng khí thải carbon và làm chậm quá trình nóng lên toàn cầu.

Nhưng cần năng lượng để tạo ra và biến Hydro thành dạng hữu ích và năng lượng mà có được từ Hydro thì không chắc là tái tạo được. Vì vậy quá trình này không hiệu quả và khá tốn kém so với các dạng năng lượng khác, dù là có thể tái tạo hay không. Nhiều nhà phê bình cho rằng ngành công nghiệp hydro là một cách để các gã khổng lồ dầu khí “đàn áp” các nguồn năng lượng tái tạo thuần túy như năng lượng mặt trời và gió, tạo cho họ một lớp vỏ “xanh” trong khi vẫn duy trì nhu cầu đối với các sản phẩm của họ.

Mặc cho các cuộc tranh luận, các công ty và chính phủ Mỹ vẫn đẩy mạnh phát triển ngành công nghiệp hydro.

Ông John Kerry, đặc phái viên của tổng thống về khí hậu, nói “Từ Ả Rập Xê-út đến Ấn Độ, Đức đến Nhật Bản, chúng tôi đang thiết lập các quan hệ đối tác trên khắp thế giới để thúc đẩy công nghệ Hydro và mọi quốc gia đều hiểu rằng công nghệ này có cơ hội đóng một vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi năng lượng sạch”.

Ông Kerry cho biết hydro có thể phát triển thành một thị trường toàn cầu trị giá hàng tỉ USD, ông cũng cảnh báo Trung Quốc đang muốn thống trị nó.

Một bình hydro được đặt trong nhà máy điện hybrid Enertrag ở Brandenburg. Ảnh: Fabian Sommer | Getty Images

Hydro xanh lục, hydro xanh lam, v.v. là gì?

Hydro xanh lá là khi năng lượng dùng để điện phân đến từ các nguồn tái tạo như gió, nước hoặc năng lượng mặt trời.

Hydro xanh lam là hydro được sản xuất từ ​​khí tự nhiên với quá trình chuyển hóa metan bằng hơi nước (khí tự nhiên được trộn với hơi nước rất nóng và chất xúc tác). Phản ứng hóa học xảy ra tạo ra hydro và carbon monoxide. Nước được thêm vào hỗn hợp đó, biến carbon monoxide thành carbon dioxide và nhiều hydro hơn. Nếu khí thải carbon dioxide sau đó được thu giữ và lưu trữ dưới lòng đất, thì quá trình này được coi là “trung hòa carbon”, và hydro tạo thành được gọi là “hydro xanh lam”.

Nhưng có một số tranh cãi về hydro xanh lam bởi vì việc sản xuất khí tự nhiên chắc chắn dẫn đến rò rỉ khí metan từ quá trình khoan, khai thác và vận chuyển.

Metan không tồn tại trong khí quyển lâu như carbon dioxide, nhưng nó là một khí nhà kính mạnh hơn nhiều. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế, trong hơn 100 năm, một tấn metan có thể tương đương với 28 đến 36 tấn carbon dioxide.

Hydro xám được tạo ra từ việc biến đổi khí tự nhiên giống như hydro xanh lam, nhưng carbon dioxide sinh ra từ phản ứng lại không được thu giữ và xử lý.

Hydro hồng được tạo ra bằng phương pháp điện phân chạy bằng năng lượng hạt nhân, không tạo ra bất kỳ khí thải carbon dioxide nào. (Mặc dù năng lượng hạt nhân tạo ra chất thải phóng xạ phải được lưu trữ an toàn trong hàng nghìn năm.)

Hydro vàng là hydro được tạo ra bằng quá trình điện phân từ lưới năng lượng. Lượng khí thải carbon thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào các nguồn cung cấp năng lượng cho lưới điện.

Hydro ngọc lam là hydro được tạo ra từ quá trình nhiệt phân metan (tách metan thành hydro và carbon rắn bằng nhiệt trong lò phản ứng hoặc lò cao - blast furnace). Hydro ngọc lam vẫn đang trong giai đoạn đầu được thương mại hóa và giá trị thân thiện với môi trường của nó phụ thuộc vào nguồn năng lượng được cung cấp để nhiệt phân và việc lưu trữ, xử lý carbon sinh ra sau đó.

Phe ủng hộ: Hydro linh hoạt, nhưng đắt tiền

Hydro đã là một thành phần quan trọng trong các quá trình của công nghiệp hóa học và trong ngành công nghiệp thép. Việc sản xuất hydro sạch để sử dụng rất quan trọng để giảm lượng khí thải carbon. Nhưng với tư cách là một nguồn năng lượng, lợi thế lớn của hydro là tính linh hoạt của nó.

Hydro sạch sẽ giúp khử carbon từ các phương tiện giao thông vận tải đường bộ, tàu thuyền công nghiệp lớn và máy bay. Tuy nhiên với các phương tiện nhỏ thì không, vì những chiếc xe chạy bằng pin đang dần phổ biến hơn. Nhưng các loại xe lớn thì yêu cầu pin lớn, dẫn đến tăng mức sử dụng năng lượng, hydro có thể là một cách giải quyết vấn đề hóc búa này.

Hydro cũng có thể được dùng để lưu trữ năng lượng từ các nguồn tái tạo không liên tục và có thể được lưu trữ dưới lòng đất trong thời gian lâu dài, giống như khí tự nhiên.

Một chiếc xe chạy bằng năng lượng hydro trong quá trình tiếp nhiên liệu tại trạm tiếp nhiên liệu hydro mới mở, do Saudi Aramco điều hành, trong Trung tâm sản phẩm hàng không công nghệ mới ở Dhahran, Ả Rập.

Hạn chế chính của hydro là chi phí. Việc sản xuất hydro từ khí đốt tự nhiên có giá khoảng 1,50 USD/ kg, hydro sạch có giá khoảng 5 USD/kg.

Tháng 6 năm ngoái, Bộ Năng lượng đã khởi động một chương trình mang tên Hydrogen Shot, nhằm mục đích giảm chi phí hydro sạch xuống còn 1 USD/kg trong một thập kỷ.

Phe hoài nghi: Hydro không hiệu quả và không thực tế

Ông Robert W. Howarth, Giáo sư sinh thái học và sinh học môi trường tại Đại học Cornell nói: “Trong khi hydro xanh lá có thể rất quan trọng để khử cacbon trong ngành công nghiệp nặng, cung cấp năng lượng cho tàu và máy bay, và có thể lưu trữ năng lượng, thì việc sử dụng nó rộng rãi như một nguồn năng lượng lại không thực sự hiệu quả.”

Ông nói với CNBC rằng: “Điểm mấu chốt là hydro xanh lam có lượng khí thải khổng lồ và chỉ chiếm rất ít phần trăm sử dụng trong hệ thống khí đốt hiện tại. Thay vào đó, chuyển sang các đường ống gas chạy bằng điện để sưởi ấm sẽ rẻ hơn rất nhiều”.

Theo ông Paul Martin, chuyên gia phát triển quy trình hóa học và là thành viên của Liên minh Khoa học Hydrogen, cho biết quá trình sản xuất hydro, nén và biến hydro đã nén thành điện năng hoặc năng lượng cơ học là hoàn toàn không hiệu quả. Trong quá trình sản xuất và lưu trữ hydro, chỉ nhận lại 37% năng lượng, 63% năng lượng đã bị mất.

Tuy vậy, ông Martin cho rằng hydro xanh lá vẫn hữu ích, như quy trình Haber-Bosch, chuyển đổi hydro và nitơ thành amoniac để sử dụng trong phân bón. Quy trình của Haber-Bosch được ghi nhận là giúp tăng sản lượng lương thực một cách ồ ạt và giúp nuôi sống dân số đang bùng nổ trên trái đất trong hơn 100 năm qua.

Nguồn CNBC