Giữa khủng hoảng năng lượng, một ‘ngôi sao đang lên’ sẽ trở thành niềm hy vọng cho cả thế giới

Lịch sử đầy khó khăn

Hydro đã gây ra tranh cãi kể từ sau thảm họa Hindenburg, một khinh khí cầu chở khách bơm đầy hydro bị bắt lửa và cháy rụi khi hạ cánh vào năm 1937.

Những người ủng hộ hydro cho rằng nó là một phép màu carbon thấp, thứ có thể cung cấp năng lượng cho ô tô và nhà cửa. Họ hy vọng rằng nền kinh tế hydro sẽ vẽ lại bản đồ năng lượng thế giới. Những người hoài nghi thì cho rằng một số động lực đầu tư hydro đã kết thúc trong cay đắng khi những nhược điểm của loại khí này bị phơi bày. Nhưng thực tế lại nằm ở giữa hai quan điểm này.

Công nghệ hydro có thể loại bỏ 1/10 phát thải khí nhà kính cho đến năm 2050. Con số không lớn, nhưng nó được cân nhắc là quan trọng và sinh lợi khi xét về quy mô quá trình chuyển đổi năng lượng.

Hydro không phải nguồn năng lượng chính như dầu mỏ hoặc than đá. Đúng hơn, nó là chất mang năng lượng, giống như điện, đồng thời như một phương tiện lưu trữ, giống pin. Hydro cần phải được sản xuất.

Các nguồn năng lượng carbon thấp như năng lượng tái tạo và năng lượng hạt nhân có thể được sử dụng để tách nước (H2O) thành oxy và hydro. Điều này không hiệu quả và tốn kém, nhưng chi phí đang giảm dần.

Hydro cũng có thể được tạo ra từ nhiên liệu hóa thạch bẩn nhưng quá trình này gây ra ô nhiễm, trừ khi nó được kết hợp với các công nghệ thu giữ và cô lập carbon. Hydro dễ cháy và cồng kềnh so với nhiều loại nhiên liệu. Các quy luật bất biến của nhiệt động lực học đồng nghĩa với việc chuyển đổi năng lượng sơ cấp thành hydro và sau đó biến hydro thành năng lượng dùng được sẽ dẫn đến lãng phí.

Tất cả điều trên lý giải cho một lịch sử đầy khó khăn của hydro. Những cú sốc về dầu mỏ vào những năm 1970 khiến con người thực hiện nghiên cứu hydro, nhưng chưa bao giờ tiến xa. Vào những năm 1980, Liên Xô thậm chí còn cho cất cánh một máy bay phản lực chở khách chạy bằng hydro. Chuyến bay đầu tiên chỉ kéo dài 21 phút.

Ngày nay, biến đổi khí hậu tạo ra một làn sóng hăng hái mới. Hơn 350 dự án lớn đang được triển khai và đầu tư tích lũy có thể đạt 500 tỷ USD vào năm 2030. Ngân hàng Morgan Stanley tính toán rằng doanh thu bán hydro hàng năm có thể lên đến 600 tỷ USD vào năm 2050. Con số này tăng so với doanh số 150 tỷ USD hiện nay, chủ yếu từ các quá trình công nghiệp, bao gồm cả sản xuất phân bón.

Ấn Độ sẽ sớm tổ chức đấu giá hydro và Chile đang tổ chức đấu thầu sản xuất trên các khu đất công. Hơn chục quốc gia bao gồm Anh, Pháp, Đức, Nhật Bản và Hàn Quốc đã có kế hoạch hydro cho quốc gia.

Hydro có thể dùng làm gì?

Giữa tâm lý hứng khởi, cần làm rõ những gì hydro có thể và không thể thực hiện. Các công ty Nhật Bản và Hàn Quốc muốn bán ô tô sử dụng pin nhiên liệu hydro, nhưng ô tô chạy ắc-quy thường tiết kiệm năng lượng gấp đôi.

Một số nước châu Âu hy vọng có thể dẫn hydro vào nhà ở, nhưng máy bơm nhiệt có hiệu quả hơn và một số đường ống không thể xử lý khí một cách an toàn. Một số công ty năng lượng lớn và các nhà máy dầu khí muốn sử dụng khí tự nhiên để sản xuất hydro mà không thu giữ carbon liên quan một cách hiệu quả, nhưng điều đó không loại bỏ được khí thải.

Thay vào đó, hydro có thể giúp ích cho thị trường ngách, liên quan đến các quá trình hóa học phức tạp và nhiệt độ cao mà khó đạt được bằng điện.

Các công ty thép, thải ra khoảng 8% lượng khí thải toàn cầu, dựa vào than luyện cốc và lò cao mà năng lượng gió không thể thay thế nhưng hydro thì có thể, sử dụng cho một quy trình được gọi là giảm trực tiếp. Hybrit, một tập đoàn của Thụy Điển, đã bán loại thép xanh đầu tiên trên thế giới được làm theo cách này vào tháng 8.

Một lĩnh vực thích hợp khác là vận tải thương mại, đặc biệt với các hành trình vượt ra ngoài phạm vi của ắc-quy. Xe tải chạy bằng hydro có thể đánh bại các đối thủ chạy bằng ắc-quy với khả năng tiếp nhiên liệu nhanh hơn, nhiều chỗ hơn cho hàng hóa và phạm vi hoạt động xa hơn. Cummins, một công ty của Mỹ, đang đặt cược vào hydro.

Nhiên liệu có nguồn gốc từ hydro cũng có thể hữu ích trong hàng không và vận chuyển. Alstom, một công ty của Pháp, đang cho chạy các đầu máy sử dụng năng lượng hydro trên các tuyến đường ray ở châu Âu.

Cuối cùng, hydro có thể được sử dụng như một vật liệu để lưu trữ và vận chuyển năng lượng với số lượng lớn. Các loại năng lượng tái tạo gặp khó khăn khi gió lặng hoặc trời tối. Pin dự trữ lúc này có thể hữu ích. Nhưng nếu năng lượng tái tạo được chuyển đổi thành hydro, nó có thể được lưu trữ với giá rẻ trong thời gian dài và chuyển đổi thành điện năng theo nhu cầu.

Một nhà máy điện ở Utah có kế hoạch tích trữ hydro trong các hang động để cung cấp cho California. Những nơi đầy nắng và gió thiếu liên kết truyền dẫn có thể xuất khẩu năng lượng sạch dưới dạng hydro. Australia, Chile và Morocco hy vọng sẽ "gửi ánh nắng mặt trời" đến thế giới.

Với rất nhiều tiền đổ vào hydro, danh sách sử dụng nó có thể mở rộng. Phần lớn công việc thuộc về khu vực tư nhân nhưng chính quyền các nước có thể thực hiện phần việc của họ. Một trong số đó là nhiệm vụ ngăn chặn hoạt động sản xuất hydro từ nhiên liệu bẩn, mà không có khả năng thu giữ carbon, sẽ không giúp ích gì cho khí hậu. Chính phủ cũng nên khuyến khích các trung tâm tập trung những sử dụng hydro khác nhau, giảm thiểu trùng lặp cơ sở hạ tầng.

Hydro có những hạn chế của nó, nhưng nó có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc mang lại năng lượng sạch hơn.

Tham khảo The Economist

Khánh Ly