Tại sao lại là “Hydro xanh” (Green Hydrogen) ?

Hydro xanh là một trong những giải pháp quan trọng giúp giảm phát thải carbon trong lĩnh vực năng lượng và công nghiệp. Mức độ “sạch” của hydro phụ thuộc vào cách thức sản xuất hydro.

Hiện nay, phần lớn hydro được sử dụng là hydro xám (Gray Hydrogen), được sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch, khiến quá trình sản xuất phát thải khí CO₂.

Trong khi đó, hydro xanh lam (Blue Hydrogen) cũng được sản xuất từ khí tự nhiên nhưng có công nghệ thu giữ và lưu trữ carbon (Carbon Capture), giúp giảm lượng khí thải và sạch hơn hydro xám.

Đối với “hydro xanh” (Green Hydrogen), đây là hydro không phát thải carbon. Nó được tạo ra bằng cách sử dụng điện để tách phân tử hydro và oxy trong nước thông qua quá trình Electrolysis (điện phân).

Do đó, khi hydro được sử dụng làm nhiên liệu, sản phẩm phụ tạo ra chỉ là nước thay vì khí CO₂.

Vì vậy, yếu tố quan trọng để sản xuất hydro xanh là nguồn điện dùng trong quá trình điện phân phải có chi phí thấp và đến từ nguồn năng lượng ít carbon, chẳng hạn như điện gió hoặc điện mặt trời, vốn là những nguồn năng lượng tái tạo không bao giờ cạn kiệt.

So sánh Hydro xanh với các dạng năng lượng sạch khác

Trong thập kỷ qua, chi phí sản xuất năng lượng sạch đã giảm mạnh, đặc biệt là trong lĩnh vực năng lượng mặt trời, năng lượng gió và công nghệ pin lưu trữ năng lượng. Vì vậy, đầu tư vào các dự án năng lượng sạch đã tăng lên đáng kể.

Tuy nhiên, các nguồn năng lượng này vẫn còn những hạn chế, đặc biệt là khó áp dụng cho các phương tiện vận tải đường dài như

• Xe tải đường dài

• Tàu vận tải hàng hóa

• Máy bay

Ví dụ, máy bay hiện nay sử dụng nhiên liệu lỏng để tạo lực đẩy. Khi nhiên liệu bị đốt cháy trong quá trình bay, trọng lượng máy bay sẽ giảm dần, giúp tăng hiệu quả vận hành.

Nếu thay thế bằng năng lượng từ pin lưu trữ điện, trọng lượng của pin không thay đổi trong suốt chuyến bay, điều này có thể trở thành một vấn đề lớn đối với ngành hàng không.

Chính vì vậy, hydro xanh – với mật độ năng lượng cao – được kỳ vọng có thể lấp đầy khoảng trống này. Tuy nhiên, việc đầu tư vào hydro cũng phải cạnh tranh với công nghệ pin lưu trữ năng lượng, đây vẫn là một thách thức lớn. Nếu thành công, hydro xanh có thể giảm đáng kể lượng khí thải trong ngành hàng không.

Hydro xanh có thể sử dụng hạ tầng hiện có

Một lý do khác khiến hydro xanh được quan tâm nhiều là vì hạ tầng hiện tại có thể hỗ trợ cho việc sử dụng hydro.

Việc sản xuất và sử dụng hydro đòi hỏi nén và vận chuyển, có thể thực hiện thông qua:

• Đường ống dẫn khí

• Vận chuyển bằng tàu

• Vận chuyển bằng xe tải

Những hệ thống này đã tồn tại trong cơ sở hạ tầng hiện tại, ví dụ

• Có thể vận chuyển qua đường ống khí tự nhiên

• Các nhà máy lọc dầu vốn sử dụng hydro xám để sản xuất hóa chất cũng có thể chuyển sang dùng hydro xanh

• Nhiều máy móc công nghiệp hiện nay cũng có thể thích ứng với hydro

Ngoài ra, động cơ xe tải đường dài có thể sử dụng hydro, và trong tương lai có thể chuyển sang pin nhiên liệu hydro (Fuel Cell).
Một lợi ích khác là hydro xanh có thể được trộn với khí tự nhiên để sử dụng trong hệ thống năng lượng hiện có.

Cuộc cách mạng Hydro xanh đã bắt đầu

Các nghiên cứu cho thấy sản lượng nhiên liệu hóa thạch cần phải giảm khoảng 6% mỗi năm từ 2020 đến 2030 để tránh tình trạng nóng lên toàn cầu nghiêm trọng. Vì vậy, nhiều quốc gia trên thế giới đã đặt hydro xanh trở thành ưu tiên trong chiến lược năng lượng.

Một số ví dụ tiêu biểu:

• Chile đang đầu tư mạnh vào cơ sở hạ tầng hydro nhờ nguồn gió tự nhiên rất dồi dào.

• Saudi Arabia đang xây dựng nhà máy năng lượng xanh và amoniac lớn nhất thế giới tại NEOM, với sự hợp tác giữa ACWA Power và Air Products, sử dụng năng lượng gió và mặt trời trên sa mạc.

• European Union đã công bố kế hoạch đầu tư khoảng 550 tỷ USD vào hydro xanh trong chương trình phát triển năng lượng sạch.

• Germany triển khai Chiến lược Hydro Quốc gia với 7 tỷ euro đầu tư trong nước và 2 tỷ euro cho hợp tác quốc tế.

• Spain đặt mục tiêu 20% hydro xanh vào năm 2030, tận dụng điều kiện lý tưởng cho năng lượng mặt trời và gió.

• Japan đã mở một trong những nhà máy hydro xanh lớn nhất thế giới gần Fukushima, đồng thời đặt mục tiêu phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050.

Hydro xanh đang dần trở thành một trong những trụ cột quan trọng của hệ thống năng lượng tương lai, giúp thế giới tiến gần hơn tới mục tiêu phát triển bền vững và giảm phát thải carbon toàn cầu.