Hydro xanh: Triển vọng của một nguồn năng lượng tương lai

Trong cuộc chuyển đổi năng lượng toàn cầu, hydro xanh đang nổi lên như một mắt xích quan trọng, mở ra khả năng thay thế nhiên liệu hóa thạch ở những lĩnh vực khó điện hóa trực tiếp.

Hydro từ lâu đã được sử dụng trong các ngành công nghiệp như lọc dầu, sản xuất amoniac và thép. Tuy nhiên, phần lớn hydro hiện nay vẫn được sản xuất từ khí tự nhiên hoặc than đá, quá trình tạo ra lượng lớn khí carbon dioxide. Hydro xanh được xem là một hướng đi khác: hydro được sản xuất bằng cách điện phân nước bằng nguồn điện tái tạo như điện mặt trời, điện gió hoặc thủy điện. Trong quá trình điện phân, nước được tách thành hydro và oxy. Nếu toàn bộ lượng điện sử dụng đến từ nguồn năng lượng tái tạo, quá trình sản xuất có thể tạo ra hydro với lượng phát thải khí nhà kính rất thấp.

Điểm hấp dẫn lớn nhất của hydro xanh nằm ở khả năng lưu trữ và vận chuyển năng lượng. Điện mặt trời và điện gió phụ thuộc vào thời tiết, trong khi hệ thống điện cần được cung cấp năng lượng ổn định. Hydro có thể đóng vai trò như một dạng “pin hóa học” quy mô lớn. Khi nguồn điện tái tạo dư thừa, điện có thể được sử dụng để sản xuất hydro, sau đó hydro được lưu trữ và sử dụng vào thời điểm cần thiết. Nó thậm chí có thể được chuyển đổi trở lại thành điện thông qua pin nhiên liệu hoặc turbine.

Một ưu điểm khác là hydro có thể giải quyết bài toán giảm phát thải trong những lĩnh vực mà việc sử dụng điện trực tiếp gặp nhiều hạn chế. Trong sản xuất thép, hydro có thể được sử dụng thay thế một phần than luyện cốc trong quá trình khử quặng sắt. Trong công nghiệp hóa chất, hydro xanh có thể trở thành nguyên liệu để sản xuất amoniac và các hợp chất hóa học khác. Đối với vận tải, tàu biển đường dài, xe tải hạng nặng hoặc một số phương tiện chuyên dụng có thể sử dụng hydro hoặc các nhiên liệu tổng hợp từ hydro khi pin điện gặp hạn chế về trọng lượng, thời gian nạp hoặc mật độ năng lượng.

Hydro cũng có thể trở thành nền tảng cho một hệ sinh thái nhiên liệu mới. Từ hydro xanh, có thể sản xuất amoniac xanh, methanol xanh và các nhiên liệu tổng hợp khác. Điều này đặc biệt đáng chú ý đối với vận tải biển và hàng không, nơi việc thay thế hoàn toàn nhiên liệu hóa thạch bằng pin vẫn còn nhiều thách thức. Nếu các công nghệ này đạt được quy mô thương mại lớn, hydro không chỉ là một loại nhiên liệu mà còn trở thành nguyên liệu đầu vào của nền kinh tế carbon thấp.

Tuy nhiên, triển vọng của hydro xanh không đồng nghĩa với việc đây là nguồn năng lượng có thể thay thế mọi loại nhiên liệu. Sản xuất hydro bằng điện phân tiêu tốn một lượng điện đáng kể, trong khi việc nén, hóa lỏng, vận chuyển và chuyển hydro trở lại thành điện đều gây thêm tổn thất năng lượng. Vì vậy, sử dụng điện tái tạo trực tiếp thường hiệu quả hơn nếu mục tiêu chỉ đơn giản là cung cấp điện cho ô tô, nhà ở hoặc các thiết bị thông thường.

Chi phí cũng là một trở ngại quan trọng. Giá thành hydro xanh phụ thuộc vào giá điện tái tạo, hiệu suất thiết bị điện phân, chi phí lưu trữ và hệ thống vận chuyển. Cơ sở hạ tầng dành riêng cho hydro hiện vẫn chưa phát triển đồng đều như mạng lưới điện và khí đốt. Bên cạnh đó, hydro là phân tử rất nhẹ, dễ rò rỉ và đòi hỏi những yêu cầu kỹ thuật đặc biệt trong quá trình lưu trữ và vận chuyển.

Dù vậy, sự phát triển nhanh của điện mặt trời, điện gió, công nghệ điện phân và các hệ thống lưu trữ năng lượng đang mở ra những cơ hội mới. Những quốc gia có tiềm năng lớn về năng lượng tái tạo, đặc biệt là các khu vực nhiều nắng và gió, có thể sản xuất hydro xanh với quy mô lớn và trở thành những trung tâm cung cấp nhiên liệu cho thị trường trong nước cũng như quốc tế.

Với Việt Nam, hydro xanh cũng có thể trở thành một hướng phát triển đáng chú ý nhờ tiềm năng điện gió ngoài khơi, điện mặt trời và vị trí gần các trung tâm công nghiệp, cảng biển lớn của châu Á. Nếu được phát triển đồng bộ với năng lượng tái tạo, công nghiệp, cảng biển và hạ tầng vận tải, hydro xanh có thể góp phần giảm phát thải trong những ngành khó chuyển đổi, đồng thời tạo ra một ngành công nghiệp công nghệ cao mới.

Trong tương lai, hydro xanh có lẽ không thay thế hoàn toàn điện, dầu mỏ hay khí đốt. Vai trò quan trọng hơn của nó có thể nằm ở những nơi mà điện trực tiếp chưa đủ hiệu quả: luyện thép, hóa chất, vận tải đường dài, lưu trữ năng lượng quy mô lớn và sản xuất nhiên liệu tổng hợp. Khi năng lượng tái tạo ngày càng rẻ và công nghệ ngày càng hoàn thiện, hydro xanh có triển vọng trở thành một trong những “mảnh ghép” quan trọng của hệ thống năng lượng toàn cầu trong thời đại hậu carbon.

CTV

Tags: Năng lượng