Hydro: nhiên liệu sạch đang định hình tương lai năng lượng

Tên gọi hydro bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, mang ý nghĩa "tạo thành nước", điều này đã hé lộ vai trò quan trọng của loại khí này trong quá trình chuyển đổi năng lượng.

Khi đốt cháy, hydro chỉ tạo ra nước làm sản phẩm phụ, giúp loại bỏ hoàn toàn carbon dioxide nếu được sản xuất từ nguồn năng lượng tái tạo, hạt nhân hoặc kết hợp nhiên liệu hóa thạch với công nghệ thu giữ CO2. Nhờ vậy, hydro có tiềm năng khử carbon cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau, từ sản xuất thép đến vận tải.

Tập đoàn Mitsubishi Heavy Industries (MHI) sở hữu kinh nghiệm sâu rộng trong việc phát triển sản phẩm và dịch vụ xuyên suốt hệ sinh thái hydro. Bài viết này sẽ làm rõ những thông tin cần biết về loại nhiên liệu sạch hứa hẹn thay đổi tương lai năng lượng.

Hydro xanh là gì? Các màu sắc đại diện cho từng loại

Hydro là nguyên tố dồi dào nhất trong vũ trụ, nhưng thực tế loại khí này không màu. Các nhà khoa học phân loại hydro theo màu sắc để chỉ rõ phương pháp sản xuất và mức độ thân thiện với môi trường.

Hydro đen và nâu được tạo ra từ than đá đen hoặc nâu theo quy trình truyền thống, thải ra lượng CO2 lớn. Hydro xám phổ biến nhất hiện nay, sản xuất từ khí tự nhiên qua quá trình cải tiến hơi nước, giúp giảm phát thải so với hai loại trên.

Bên cạnh đó là dòng hydro sạch với lượng phát thải thấp. Hydro xanh được sản xuất bằng điện phân nước, sử dụng điện từ nguồn tái tạo như gió và mặt trời để tách hydro và oxy. Hydro hồng tương tự hydro xanh nhưng dùng năng lượng hạt nhân.

Hydro xanh dương kết hợp nhiên liệu hóa thạch với công nghệ thu giữ CO2. Ngoài ra, còn có hydro vàng tồn tại tự nhiên, phản ánh sự đa dạng ngày càng tăng của các công nghệ nhằm đáp ứng nhu cầu hydro bùng nổ trong quá trình chuyển dịch năng lượng.

Tại sao hydro sạch quan trọng với chuyển đổi năng lượng?

Hiện nay, hydro chủ yếu phục vụ ngành lọc dầu và hóa chất, được sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, với vai trò là nguồn mang năng lượng linh hoạt, hydro có thể giải quyết nhiều thách thức năng lượng then chốt, theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA).

Loại nhiên liệu này đặc biệt hữu ích để khử carbon cho các ngành khó điện khí hóa như sản xuất thép. Với mật độ năng lượng cao hơn pin lithium-ion, hydro còn hỗ trợ vận tải đường dài chở tải nặng, chẳng hạn như xe tải và xe buýt.

Hydro cũng đóng vai trò quan trọng như phương tiện lưu trữ năng lượng tái tạo. Trong cuộc đua đạt phát thải ròng bằng không, công suất lắp đặt từ nguồn điện mặt trời và gió đang tăng tốc mạnh mẽ.

Tuy nhiên, do phụ thuộc thời tiết, các nguồn này mang tính gián đoạn, đòi hỏi nguồn điện nền ổn định và có thể huy động nhanh chóng.

Tua bin khí hiện đại, giảm tới 65% lượng CO2 so với lò hơi than truyền thống, là giải pháp tức thì. Đồng thời, hydro có thể lưu trữ năng lượng sạch trong thời gian dài, ví dụ như trong các hang muối lớn, và được sử dụng khi cần thiết như nguồn điện nền đáng tin cậy.

Nền kinh tế hydro cần những gì để hình thành?

Các nhà hoạch định chính sách trên toàn cầu đã đặt mục tiêu tham vọng sử dụng hydro để khử carbon cho các ngành phụ thuộc nhiên liệu hóa thạch.

Theo dữ liệu từ IEA, tổng cộng 60 chính phủ đã ban hành chiến lược hydro. Việc xây dựng nền kinh tế hydro toàn diện, bao gồm sản xuất, lưu trữ, phân phối và ứng dụng, sẽ là chìa khóa để đạt được những mục tiêu này.

Yếu tố then chốt bao gồm phát triển và mở rộng quy mô công nghệ điện phân, xây dựng bồn chứa cùng đường ống để lưu trữ và vận chuyển hydro an toàn, hiệu quả. Đồng thời, cần thiết kế hoặc cải tạo xe hơi, xe tải cùng các nhà máy công nghiệp để hoạt động bằng hydro.

Để đạt quy mô cần thiết hướng tới phát thải ròng bằng không vào năm 2050, cả nguồn cung và nhu cầu hydro đều phải tăng trưởng mạnh mẽ.

Ông Emmanouil Kakaras, Phó Chủ tịch Điều hành mảng Giải pháp GX khu vực EMEA của MHI, nhấn mạnh rằng các chính sách thực tế cùng khung pháp lý thị trường sẽ thúc đẩy việc áp dụng hydro. Tập trung vào những dự án triển vọng có thể nhân rộng sẽ là yếu tố quyết định thành công.

Dũng Phan (Theo Spectra)