Khi lưới điện của Hoa Kỳ phải căng mình vận hành dưới nhu cầu tăng vọt về năng lượng tái tạo, thì hydro xanh nổi lên và trở thành tâm điểm chú ý của các nhà đầu tư.

Nhìn thoáng qua thì quy trình sản xuất hydro xanh khá đơn giản. 

Những người ủng hộ nguồn năng lượng này tuyên bố rằng các nhà máy sử dụng điện năng tái tạo để phân tách các phân tử nước. Sau đó, hydro được lưu trữ và phân phối với mức phát thải ròng bằng 0. 

Về mặt danh nghĩa, ngành công nghiệp hydro xanh đang phát triển này tự xưng là một giải pháp không sử dụng nhiên liệu hóa thạch để hướng tới năng lượng sạch hơn. Tuy nhiên, những người ủng hộ phải vượt qua những rào cản đáng kể để biến giấc mơ này thành hiện thực.

Trên thương trường, hydro “xanh” tự phân biệt mình với các loại năng lượng hydro khác như “hydro lam” hoặc “hydro xám” vì nó không cần đến khí đốt tự nhiên hoặc các nhiên liệu hóa thạch khác để phá vỡ các phân tử nước và tạo ra năng lượng.

Quản lý phát triển kinh doanh cao cấp của công ty Destinus, bà Martina Lofqvist, nói với The Epoch Times rằng, “Hydro xanh được sản xuất thông qua một quá trình gọi là điện phân … Ưu điểm so với hydro xám là nó không thải ra bất kỳ khí thải carbon nào trong giai đoạn sản xuất.”

Với dự định cải tiến hàng không siêu thanh, bà Lofqvist giải thích công ty Destinus có các chiến lược lớn đối với nhiên liệu hydro xanh. “Chúng tôi dự định sử dụng hydro lỏng, đó là một loại nhiên liệu đông lạnh, cần được bảo quản ở nhiệt độ rất thấp.”

Hydro xanh có phải là canh bạc lớn tiếp theo của Mỹ trong lĩnh vực năng lượng tái tạo?
Một bồn chứa 2,500 mét khối hydro lỏng tại nhà máy Kobe Port Island ở thành phố Kobe, Nhật Bản, vào ngày 26/10/2020. (Ảnh: Etienne Balmer/AFP qua Getty Images)

Bà lưu ý rằng, do yêu cầu về nhiệt độ, việc giữ hydro ở nhiệt độ âm là một yêu cầu tốn kém. Dù vậy, bà Lofqvist cũng cho biết các phi trường và các nhà sản xuất hydro đang hợp tác để bảo đảm cơ sở hạ tầng sẽ đỡ tốn kém hơn trong thời gian tới.

Tuy nhiên tại thời điểm này, giá cả đang là trở ngại sản xuất lớn ở khắp nơi.

Bà Lofqvist giải thích, “Hydro xanh đắt hơn so với các kỹ thuật sản xuất thay thế, chẳng hạn như hydro xám sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch.” Bà bổ sung, “điều này chủ yếu là do chi phí [sản xuất] của năng lượng tái tạo.” 

Hydro xanh đắt gấp ba lần các nguồn năng lượng khác có cùng nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch. Điều đó có nghĩa hóa đơn tiền điện cao hơn sẽ được gửi đến hòm thư của khách hàng. Tuy nhiên, với [lập luận là nguồn năng lượng này chỉ tạo ra] một sản phẩm phụ là “nước tinh khiết”, những người ủng hộ cho rằng việc giảm đáng kể lượng khí thải carbon là thù lao tương xứng.

Dù vậy, kể cả khi giá nhiên liệu hóa thạch tăng mạnh trong năm nay, thì một số người trong ngành năng lượng khẳng định rằng sẽ mất nhiều năm để hydro xanh đạt đến sản lượng sản xuất đủ cao để thực sự trở thành một lựa chọn có mức giá cạnh tranh. 

Hồi tháng Bảy, giá hydro xanh tăng cao ngất ngưởng, lên đến gần 17 USD một kilogram. Mức này cao hơn gần ba lần so với các mức giá so sánh khác gần đây. Ngược lại, giá trung bình trong tháng Tư là khoảng 6 USD mỗi kilogram. 

Theo người đứng đầu bộ phận chuyển đổi và định giá năng lượng của S&P Global Commodity Insights, ông Alan Hayes, do sự phụ thuộc vào các nguyên liệu đầu vào như khí đốt tự nhiên hoặc điện tái tạo, nên nhìn chung chi phí hydro đã tăng cùng với các nguồn tài nguyên khác.

Những khó khăn về cơ sở hạ tầng 

Như những sáng kiến thay đổi cuộc chơi đầy khát vọng khác, những cụm từ “ngày nào đó” hoặc một mốc thời gian dự báo được đưa vào các lời hùng biện xung quanh hydro xanh. Những cụm từ như “đến năm 2030, giá sẽ giảm” và “đến năm 2050, chi phí sẽ thấp hơn nữa” vang vọng trong toàn ngành công nghiệp này. 

Bất chấp điều đó, một số người ủng hộ năng lượng tái tạo không bị thuyết phục. Những người có ý kiến bất đồng trong cộng đồng xanh khẳng định việc sử dụng năng lượng tái tạo để sản xuất hydro kém hiệu quả hơn từ 20 đến 40% so với việc sử dụng trực tiếp từ một nguồn năng lượng như phong năng hoặc quang năng.

Một cạm bẫy tiềm tàng khác cho canh bạc hydro xanh là quá trình điện phân. Các nghiên cứu cho thấy hệ thống lưới điện Hoa Kỳ cần 7 ngàn tỷ USD để nâng cấp nhằm đáp ứng nhu cầu hiện tại về năng lượng tái tạo. 

Đây là vấn đề then chốt của ngành này. Cần tiêu tốn rất nhiều điện năng để sản xuất đủ hydro xanh đáp ứng nhu cầu năng lượng của Mỹ. 

Một phân tích đã chỉ ra rằng để một hệ thống điện phân hoạt động hiệu quả thì cần 39 kWh điện để sản xuất 1 kilogram hydro. Tuy nhiên, phần lớn các thiết bị hiện đang hoạt động kém năng suất hơn nhiều. Trên thực tế, thường là cần đến 48 kWh để tạo ra một kilogram hydro.

Gánh nặng [mà hoạt động sản xuất kém năng suất này] thêm vào hệ thống lưới điện hiện tại có thể dẫn đến mất điện thường xuyên hơn, nhiều cảnh báo về sử dụng điện trong giờ cao điểm và những đợt thay đổi nhiệt độ theo mùa được đưa ra hơn. Những người chỉ trích phong trào hydro xanh cũng đã nêu lên những lo ngại về khả năng bay hơi, truyền tải, và lưu trữ [nguồn năng lượng này].

Tại Hoa Kỳ, khoảng 96% đường ống dẫn khí đốt đang sử dụng được làm bằng thép. Khi hydro đi qua các đường ống này, nó có thể gây tác động xấu đến đường ống bởi 

hiện tượng “giòn hóa”, khiến các đường ống bị nứt. 

Thông điệp rút ra: gần như toàn bộ đường ống dẫn khí tại Hoa Kỳ đều không có cấu trúc an toàn để vận chuyển lượng lớn khí hydro. Ngành công nghiệp này sẽ cần một cuộc đại tu tốn kém hoặc cần phải lập một hệ thống đường ống hoàn toàn mới.

Theo cùng mạch suy nghĩ đó, chúng ta cũng cần giải quyết vấn đề về nhu cầu lưu trữ gia tăng. 

Ông Adam Roper, một nhà vận động năng lượng xanh, nói với The Epoch Times: “Có một vài cách để lưu trữ khí hydro, nhưng cách phổ biến nhất là sử dụng các bồn chứa cao áp. Các bồn chứa này có thể rất đắt đỏ và khó bảo trì, khiến chúng trở nên không thực tiễn trong nhiều trường hợp.”

Ông Roper là người tâm huyết về năng lượng tái tạo và tính bền vững. Từng làm việc trong lĩnh vực “xanh”, ông Roper chỉ ra rằng việc lưu trữ là một chướng ngại phát triển đối với hydro xanh. 

“Một lựa chọn khác là lưu trữ hydro trong các hang động dưới lòng đất, nhưng điều này có thể khó nhân rộng,” ông giải thích. 

“Mặc dù thường được xem là phương pháp hứa hẹn nhất do khả năng nhân rộng của giải pháp này, nhưng nó có những thách thức riêng … chúng ta không rõ các kho lưu trữ có thể an toàn và kiên cố trong bao lâu.”

Ông Roper cũng lưu ý rằng, trong trường hợp xảy ra rò rỉ, thì sự an toàn của người dân sẽ bị đe dọa. 

Hydro xanh có phải là canh bạc lớn tiếp theo của Mỹ trong lĩnh vực năng lượng tái tạo?
Khái niệm về bồn chứa hydro. (Ảnh: magann/Adobe Stock)

Văn phòng Hiệu quả Năng lượng và Năng lượng Tái tạo Hoa Kỳ (EERE) thừa nhận rằng các quy tắc và tiêu chuẩn áp dụng cho hệ thống lưu trữ hydro và công nghệ giao diện “chưa được thiết lập.”

Hơn nữa, cơ quan này lưu ý rằng đối với hydro có hai mối lo ngại chính về bảo đảm an toàn: tính dễ cháy và khả năng bỏng do tiếp xúc. Do điểm bắt lửa [của hydro] thấp hơn khí đốt tự nhiên hoặc xăng, nên cơ quan này cho biết “hệ thống thông gió và phát hiện rò rỉ đầy đủ là những yếu tố quan trọng trong việc thiết kế các hệ thống hydro an toàn.”

Dù vậy, một số chuyên gia trong ngành vẫn không cảm thấy thuyết phục và khẳng định rằng “xanh” vẫn còn là điều gì đó xảy ra trong tương lai của hydro.

Ông Cody Bateman, Giám đốc điều hành của GenH2, nói với The Epoch Times: “Hydro rất dễ lưu trữ, điều đó cho phép nó có thể được dùng cho các mục đích khác về sau và tại những thời điểm khác nhau, bên cạnh việc sử dụng ngay sau khi sản xuất.”

Ông Bateman cho biết hydro có một lợi thế chính so với các công nghệ lưu trữ năng lượng khác — như pin lithium-ion — bởi vì việc tăng thêm dung lượng là tương đối rẻ.

“Để lưu trữ hydro, quý vị chỉ cần xây dựng một bồn chứa lớn hơn,” ông nói, đồng thời lưu ý thêm rằng hydro có đặc điểm là “An toàn, đáng tin cậy, và nguồn cung dồi dào, khiến nó trở thành lựa chọn tốt nhất như một nguồn năng lượng sạch mới.”

Sự bùng nổ tiếp theo? 

Gác lại các tranh luận về cơ sở hạ tầng sang một bên, mũi tên dường như đã bắn khỏi dây cung. Việc mở rộng sản xuất hydro xanh đã thu hút sự quan tâm và chú ý của một số nhà đầu tư rất lớn.

Hiện tại, Hoa Kỳ là nhà sản xuất và là nơi tiêu thụ hydro lớn thứ hai trên thế giới, chiếm 13% tổng nhu cầu. Do đó, những người thúc đẩy ngành công nghiệp này đang đặt mục tiêu đưa Hoa Kỳ trở thành một siêu cường về sản xuất hydro xanh trong tương lai.

Không lãng phí thời gian thêm nữa, các nhà tài chính đã tiết lộ kế hoạch cho nhà máy hydro xanh lớn nhất thế giới hồi tháng Ba năm nay.

Green Hydrogen International — nhà phát triển hàng đầu thế giới trong lĩnh vực này — đã thông báo qua thông cáo báo chí rằng họ sẽ xây dựng một cơ sở 60 GW gần vòm muối Piedras Pintas ở Texas. Cơ sở này sẽ có khả năng sản xuất 2.5 tỷ kilogram hydro xanh hàng năm.

Đại công ty hóa chất Linde cũng đã công bố kế hoạch hôm 08/09 để lắp đặt một máy điện phân màng trao đổi proton 35 megawatt. Cơ sở mới này sẽ sản xuất hydro xanh ở thành phố Niagara Falls, tiểu bang New York.

Năng lượng hydro dựa trên nhiên liệu hóa thạch trước nay vẫn là ngành công nghiệp đã thành hình và đang phát triển. Năm ngoái (2021), tổng giá trị sản xuất hydro toàn cầu đạt 130 tỷ USD và dự kiến ​​sẽ tăng hơn 9% vào năm 2030.

Hoa Kỳ hiện đang sản xuất 10 triệu tấn hydro trong tổng nhu cầu năng lượng ước tính ở mức 87 triệu tấn của thế giới. 


Autumn Spredemann
BTV Epoch Times Tiếng Anh
Cô Autumn là một phóng viên ở Nam Mỹ chủ yếu đưa tin về các vấn đề Mỹ Latinh cho The Epoch Times.

Thiên Thư biên dịch
Quý vị tham khảo bản gốc tại The Epoch Times

Chia sẻ bài viết này tới bạn bè của bạn