Năng lượng hydro là gì?

Điều đầu tiên cần biết về năng lượng hydro là hydro là một loại nhiên liệu. Điều đó có nghĩa, giống như các loại nhiên liệu khác, như than đá hoặc khí tự nhiên, hydro có thể đốt cháy để tạo ra năng lượng.

Tuy nhiên, khi đốt nhiên liệu hydro, chất thải duy nhất là nước. Không giống như nhiên liệu hóa thạch thải ra khí nhà kính, nhiên liệu hydro có thể cháy sạch 100%, hoặc hầu như sạch, tùy thuộc vào cách thực hiện.

Xe chạy bằng nhiên liệu hydro thường có cùng phạm vi hoạt động như xe chạy bằng xăng truyền thống. Xe điện (EV) chạy bằng pin, có phạm vi hoạt động dài hơn sẽ nặng hơn, bởi pin lớn hơn sẽ có nhiều năng lượng hơn.

Mật độ năng lượng của nhiên liệu hydro cao hơn đáng kể so với pin EV. Do đó, xe chạy bằng hydro sẽ nhẹ hơn nhiều so với EV chạy bằng pin có phạm vi hoạt động tương đương. Một xe điện chạy bằng pin có phạm vi hoạt động dài hơn, có nghĩa là thời gian sạc lâu hơn. Ngược lại, việc nạp nhiên liệu cho xe chạy bằng hydro về cơ bản giống với cách bạn đổ xăng tại trạm xăng.

Nhìn chung, xe chạy bằng hydro, có một số lợi thế cạnh tranh so với EV chạy bằng pin. Nhưng chúng cũng có những nhược điểm riêng. Ví dụ, nhiên liệu hydro khó lưu trữ hơn điện. Rào cản chính đối với việc áp dụng rộng rãi cho cả xe điện và xe chạy bằng hydro là chúng đòi hỏi phải xây dựng cơ sở hạ tầng tiếp nhiên liệu rộng rãi.

Xe điện có lợi thế hơn về mặt này vì nhiều chủ sở hữu xe điện chạy bằng pin có thể sạc lại pin ngay tại nhà, dù đôi khi quá trình này diễn ra chậm. Đó là lý do tại sao xe điện chạy bằng pin đang chiếm ưu thế, ít nhất là cho đến hiện tại.

Làm thế nào có được nhiên liệu hydro?

Việc EV chạy bằng pin có thể sạc tại nhà có lẽ là lợi thế lớn nhất so với xe chạy bằng hydro hiện nay. Điện có ở khắp mọi nơi xung quanh chúng ta và đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống hằng ngày. Trong khi đó, nhiên liệu hydro cần đến các cơ sở sản xuất và phân phối giống như cách các trạm xăng cần lấy xăng từ nhà máy lọc dầu và các trạm lưu trữ số lượng lớn.

Tuy nhiên, không giống như dầu, không có bất kỳ dạng hydro tự nhiên nào hình thành với số lượng lớn trên Trái đất mà chúng ta có thể khai thác để sản xuất. Thay vào đó, nhiên liệu hydro phải được sản xuất thông qua các quy trình do con người tạo ra. Có hai phương pháp chính để sản xuất hydro: từ khí tự nhiên và từ nước.

Phương pháp đầu tiên tạo ra hydro xanh dương. Cách sản xuất này thường kết hợp methane từ khí tự nhiên với hơi nước ở nhiệt độ cao, áp suất cao để tạo thành hydro và carbon monoxide. Quá trình này được gọi là cải tạo khí methane bằng hơi nước.

Hiện tại, đây là cách thế giới có được phần lớn hydro. Tuy nhiên, vì methane có chứa carbon nên chúng ta không thể tránh khỏi việc phát thải carbon. Điều này có nghĩa, cần thêm một số cách thu giữ và lưu trữ khí thải carbon để biến hydro này thành năng lượng sạch.

Hydro cũng có thể sản xuất từ ​​quá trình điện phân nước, tạo ra hydro xanh lá. Tên gọi này khá phù hợp vì quá trình này sử dụng điện để phân tách nước thành hydro và oxy, do đó không tạo ra khí thải độc hại nào, đây là phương pháp xanh nhất.

Giữa hai loại hydro này, hydro xanh lá là nhiên liệu được ưa chuộng hơn. Tuy nhiên, vấn đề là sản xuất hydro xanh lá là công nghệ mới hơn trong hai phương pháp. Nó vẫn cần giải quyết một vấn đề lớn trước khi có thể thay thế hydro xanh dương làm nguồn hydro chính của thế giới.

Sản xuất hydro xanh lá cực kỳ tốn điện, thậm chí đắt hơn nhiều so với hydro xanh dương. Đó là lý do tại sao việc giảm chi phí sản xuất hydro xanh lá là một trong những trọng tâm chính của ngành công nghiệp hydro hiện nay. Có rất nhiều công trình đang được tiến hành trong lĩnh vực này.

Tương lai của hydro trong thế giới không phát thải

Hiện tại, ngành năng lượng hydro vẫn đang trong giai đoạn đầu phát triển. Sản xuất hydro sạch, giá rẻ vẫn là một trong những trở ngại chính mà ngành này phải giải quyết trước khi năng lượng hydro thực sự có thể được áp dụng rộng rãi.

May mắn thay, hydro cũng rất được ưa chuộng trong một số ngành công nghiệp. Vì vậy, có nhiều động lực thúc đẩy việc làm sạch hydro xanh dương hoặc giảm chi phí hydro xanh lá.

Khi nói đến giao thông vận tải, có một phân khúc cho nhiên liệu hydro mà EV chạy bằng pin khó cạnh tranh hơn. Phân khúc đó là ngành công nghiệp nặng và vận tải đường dài. Mật độ năng lượng vượt trội của nhiên liệu hydro khiến nó trở thành giải pháp hấp dẫn hơn cho phân khúc này.

Ví dụ, xe tải cần chạy quãng đường rất dài với tải trọng nặng và không thể tiếp cận trạm sạc liên tục, sẽ thấy nhiên liệu hydro phù hợp hơn với nhu cầu của họ.

Tất nhiên, cơ sở hạ tầng tiếp nhiên liệu hydro vẫn còn rất thiếu và tụt hậu so với cơ sở hạ tầng sạc pin. Trừ khi bạn sống ở một trong số ít quốc gia coi năng lượng hydro là một phần cốt lõi trong quá trình chuyển đổi năng lượng của họ.

Tuy nhiên, nhiên liệu hydro sẽ đóng vai trò chính trong những thập kỷ tới. Dự báo về mức phát thải ròng bằng 0 của IEA, kêu gọi việc sử dụng hydro vào năm 2050 tăng gấp 6 lần so với hiện nay, chiếm 10% tổng mức tiêu thụ năng lượng cuối cùng, tất cả đều cung cấp từ các nguồn carbon thấp.

Có thể vẫn còn sớm, nhưng bạn có thể mong đợi nhiều về sự phát triển và tiến bộ trong lĩnh vực năng lượng hydro trong những năm tới khi các chính phủ và tập đoàn tiếp tục đưa hydro vào các kế hoạch chuyển đổi năng lượng sạch.