Thanh Sơn sưu tầm từ nhiều nguồn.
Với ưu điểm là một nguồn nhiên liệu có thể tái sinh, thân thiện với môi trường và đặc biệt là không phát thải khí để gây hiệu ứng nhà kính. Hydrogen đang nhận được sự quan tâm, cũng như nghiên cứu của rất nhiều quốc gia trên thế giới, như là một nguồn năng lượng thế hệ mới và đáp ứng được nhu cầu năng lượng sạch của con người.
Hydro là một nguyên tố hóa học trong
hệ thống tuần hoàn các nguyên tố, đây là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ (chiếm
75 phần trăm tổng khối lượng vũ trụ và trên 90 phần trăm vật chất trên trái đất).
Hydro được coi là một dạng năng lượng sinh học có nhiều ưu điểm, vì sản phẩm của
quá trình này chỉ là nước tinh khiết, mà không có chất thải gây hại đến môi trường,
không phát thải khí Cacbônic (CO2) gây biến đổi khí hậu toàn cầu.
Hydro là nguồn năng lượng gần như vô
tận và có thể tái sinh được, đặc biệt Hydro còn góp phần quan trọng vào việc
đảm bảo nguồn an ninh năng lượng, có thể sản xuất từ nhiều nguồn sẵn có khác
nhau, như: gió, mặt trời, sinh khối … giúp giải quyết được nhiều vấn đề khác
nhau của đời sống, nhất là trong một số ngành giao thông vận tải, hóa chất, luyện
kim.
Ưu
điểm của nguồn năng lượng Hydro là gì? Các lĩnh vực ứng dụng
Hydro là một lượng vô tận và rất có sẵn
trong tự nhiên, và có thể tái sinh được, và có thể sản xuất theo nhiều phương
pháp khác nhau, ở quy mô lớn, nhỏ khác nhau, từ vài KW đến hàng MW. Ngoài ra, Hydro
có ưu điểm nữa là không phát thải. Hydro sản xuất ra các sản phẩm là nước và năng
lượng, cho nên là những xe ô tô nhiên liệu sử dụng hydro thì gần như là không có
phát thải gì và phát thải duy nhất là nước. Ngoài ra, hydro còn khá an toàn
khi sử dụng. Nếu được bảo quản, lưu trữ tốt thì nó còn có thể cho an toàn tốt
hơn cả những loại nhiên liệu như xăng hiện tại chúng ta đang dùng. Đây là những ưu điểm vượt
trội so với các dạng năng lượng truyền thống.
Ứng
dụng của hydro
Chúng ta thấy rằng, hydro được ứng dụng khá là nhiều thứ, nhất là trong các lĩnh vực sản xuất công nghiệp, dùng hydro để sản xuất Ammonia, Methanol, giấy, mỹ phẩm hay luyện thép đều phải dùng khí hydro.
Ngoài ra, hydro cũng có thể sử dụng trong lĩnh vực dân dụng để thay thế khí thiên nhiên truyền thống như là khí gas mà chúng ta vẫn hay sử dụng trong gia đình, chúng ta hoàn toàn có thể dùng khí hydro cho mục đích sưởi ấm, mà đã thực hiện ở khá nhiều nước trên thế giới.
Hydro có thể sử dụng cho xe điện, Hydro dùng cho pin nhiên liệu, và cũng có thể sản xuất điện và sản phẩm của nó là nước, đồng thời Hydro cũng có thể đưa vào những động cơ đốt trong giống như xăng.
Hydro còn những ứng dụng rất quan trọng trong
ngành điện. Để sản xuất điện, cũng dựa trên nguyên lý của xe điện, chúng ta
cũng dùng pin nhiên liệu (Fuel cell) để sản xuất ra điện và từ đó cấp
cho hệ thống điện như bình thường.
Hiện nay, chúng ta có 4 phương pháp
cơ bản để sản xuất khí Hydro.
Hydro
xám (Grey Hydrogen):
Phương pháp thứ nhất gọi là hydro xám, đây là phương pháp được sản
xuất bằng nhiên liệu hóa thạch (tức là hydro được sản xuất từ khí mê-tan bằng
cách sử dụng quá trình chuyển hóa mê-tan hơi nước (Steam Methane Reforming-SMR)
hoặc khí hóa từ than. Phương pháp này dùng nhiệt và hơi nước để tách Hydro, nhưng
nó cũng sản sinh ra cả khí CO2 (Cacbônic), đây là khí có thể làm hại cho môi trường
và hiện nay chi phí của phương pháp này là khá rẻ. Có khoảng 3/4 lượng hydro
hiện nay được sản xuất là Hydro xám này.
Hydro xanh lam (Blue Hydrogen):
Phương pháp thứ hai tốt hơn, là
phương pháp sản xuất Hydro lam cũng từ phương pháp nhiệt hóa hiđrocacbon ở trên,
nhưng chi phí tăng lên gấp 1,5 lần, nghĩa là chúng ta sẽ thu gom và lưu trữ lượng
CO2 sản xuất ra được.
Hydro lam sử dụng nguồn tài nguyên hữu hạn, chịu sự biến động về giá nhiên liệu hóa thạch và không hỗ trợ các mục tiêu về an ninh năng lượng. Hơn nữa, hydro lam phải đối mặt với các vấn đề của xã hội, vì nó có liên quan đến chi phí bổ sung cho việc vận chuyển và lưu trữ CO2 và yêu cầu giám sát lượng CO2 được lưu trữ. Ngoài ra, hiệu quả thu giữ CO2 được dự kiến là tốt nhất đạt 85-95%, có nghĩa là 5-15% CO2 vẫn sẽ được thải ra. Vì những lý do này, hydro lam chỉ nên được coi là một quá trình chuyển đổi ngắn hạn, để tạo điều kiện thuận lợi cho việc sản xuất hydro xanh trên con đường đi đến phát thải ròng bằng không.
Hydro
xanh ngọc (Turquoise Hydrogen)
Là phương pháp kết hợp việc sử dụng
khí tự nhiên làm nguyên liệu thô mà không tạo ra CO2. Thông qua quá trình nhiệt
phân (pyrolysis), cacbon trong mêtan trở thành cacbon rắn màu đen. Một thị trường cho bột cacbon
đen đã tồn tại (bột đen dùng chế phẩm màu hoặc cao su), sẽ cung cấp thêm một
nguồn doanh thu. Bột than có thể được bảo quản dễ dàng hơn CO2 ở thể khí. Hiện
tại, hydro xanh ngọc vẫn đang ở giai đoạn thử nghiệm.
Hydro
xanh (Green Hydrogen):
Phương pháp thứ 3 là hydro xanh, phương pháp này hoàn
toàn dùng điện để điện phân nước (Electrolysis), tách nước thành hydro và Oxy. Đây là phương
pháp rất tiên tiến. Tuy nhiên, điện sử dụng cho quá trình điện phân có hai loại điện, thứ nhất là dùng điện lưới, điện lưới hoàn toàn có
thể là từ các nguồn năng lượng sơ cấp là từ nhiên liệu hóa thạch. Nếu vậy, thì không
phải là xanh hoàn toàn nhưng chúng ta
có một kiểu sản xuất Hydro xanh hoàn
toàn, đó là dùng năng lượng
tái tạo, như từ điện gió, điện mặt trời,… để chúng ta sản xuất ra khí hydro
xanh. Đây được coi là chu trình hoàn toàn thân thiện môi trường và bền vững.
Hydro được sản xuất từ năng lượng
tái tạo - là loại phù hợp nhất cho quá trình chuyển đổi năng lượng hoàn toàn
bền vững. Hydro xanh từ quá trình điện phân nước ngày càng được quan tâm.
Hiện nay, để sản xuất hydro gặp một
số những khó khăn, nhất là về giá thành Hydro còn khá cao, việc sản
xuất Hydro dùng năng lượng tái tạo, bản thân năng lượng tái tạo cũng có chi phí
khá cao rồi, đồng thời, thiết bị dùng sản xuất khí Hydro xanh là bộ điện
phân nước cũng có chi phí rất cao, cho nên Hydro xanh mà sản
xuất ra sẽ có chi phí rất cao.
Khó khăn nữa là về việc lưu trữ khí Hydro.
Hydro rất dễ bị bốc hơi và rất dễ bị
kết hợp với các nguyên tố khác, vì nó không tồn tại độc lập trong tự nhiên cho
nên việc lưu trữ rất là khó khăn. Chúng ta có cách nén Hydro với áp suất cao hay
hóa lỏng và việc làm này có chi phí khá cao. Ngoài ra, việc phát triển Hydro
gặp khó khăn, đó là chuỗi cung ứng Hydro.
Hiện nay, Việt Nam gần như không có
chuỗi cung ứng Hydro, nên việc phát triển sản xuất, lưu trữ và cung cấp rất khó
khăn.
Ứng dụng của hydro, đặc biệt trong xe điện cũng không dễ dàng, bởi vì, để phát triển hệ thống sạc xe điện bằng khí Hydro là rất khó khăn, cùng với sự cạnh tranh của các loại xe điện khác, chỉ dùng hoàn toàn điện để xạc mà không phải dùng pin nguyên liệu (Fuel cell).
Trong khi xe điện truyền thống ngày càng tốt về mẫu mã, giá thành ngày càng rẻ, trạm sạc cho xe điện truyền thống thì rất dễ làm và đang được đầu tư rất là nhiều, dẫn đến là thị trường cho xe điện dùng Hydro sẽ gặp những trở ngại, nên nó không dễ để phát triển.
Tóm
lại:
Hydro xanh hiện nay vừa đắt đỏ vừa khó khăn để phát triển, nhưng chúng ta vẫn tin tưởng vào một nguồn nguyên liệu tốt trong tương lai.
Năng
lượng từ hydrogen có thể thay thế những nguồn năng lượng truyền thống
không? Vì sao?
Theo dự báo của Bloomberg, từ nay đến
năm 2050, thế giới có nhu cầu về Hydro chiếm đến 25 phần trăm tổng nhu cầu năng
lượng.
Do đó, đối với VN, Hydro có thể thay
thế dần năng lượng truyền thống và chính phủ đang rất quan tâm.
Hydro xanh trong tương lai có khả năng
giảm chi phí xuống, dự đoán Hydro xanh có thể có chi phí bằng với Hydro xám. Việc phát
triển điện gió ngoài khơi sẽ có tác dụng rất lớn trong việc sản xuất Hydro với giá
thành rẻ và khối lượng lớn. Trong tương lai, Hydro xanh có tiềm năng rất lớn để đạt
được Zero Cacbônic vào năm 2050 của ủy ban chuyển đổi năng lượng quốc tế, và nó
là một trong những yếu tố then chốt trong việc là đạt được hiệp định về biến đổi
khí hậu của Paris.
Năm 2022, trước tình hình xung đột tại Ukraina, đã đẩy giá nhiên liệu tăng cao, càng thúc đẩy thế giới nói chung và các nước châu Âu nói riêng đầu tư mạnh mẽ hơn vào nhiên liệu hydro nhằm giảm lệ thuộc vào dầu khí Nga. Các nước đang đầu tư hàng tỷ đôla vào nghiên cứu và phát triển hydro và hidro là một công nghệ sẽ thay đổi cuộc chơi.
thông tin hữu ích
Trả lờiXóa