Hydro xanh

Hydro xanh được coi là năng lượng không carbon để bổ sung cho năng lượng gió và năng lượng mặt trời. Các công ty đang nghiên cứu để phát triển các máy điện phân có thể tạo ra hydro xanh với giá rẻ như hydro xám hoặc hydro lam. 

Hydro là nguyên tố phổ biến thứ 3 trên Trái đất, nhưng không có sẵn để khai thác trực tiếp mà phải được tạo ra từ các nguồn sơ cấp ban đầu như nước hoặc các hợp chất hydrocacbon. Hydro còn là một nguồn năng lượng sạch và có thể sử dụng để thay thế nhiên liệu hóa thạch. Tùy vào phương pháp sản xuất, hydro có thể được phân loại thành 3 nhóm như sau: grey hydrogen (hydro xám), blue hydrogen (hydro lam) và green hydrogen (hydro xanh). Khi hydro cháy, sản phẩm phụ duy nhất là nước - đó là lý do tại sao hydro là nguồn năng lượng không carbon hấp dẫn trong nhiều thập kỷ.

Hiện nay, gần như có đến 70/80 tấn hydro sản xuất mỗi năm nhờ vào quá trình nhiệt hóa các loại hợp chất hydrocacbon như metan từ nguồn khí thiên nhiên hoặc sau khi khí hóa nhiên liệu than ở quy mô công nghiệp. Hydro tạo ra từ phương pháp này được gọi là hydro xám vì quá trình nhiệt hóa hydrocacbon kèm theo phát thải CO2. Mặc dù đây là phương pháp sản xuất hydro chi phí và có tính cạnh tranh cao, tuy nhiên, nguồn nhiên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt và việc cắt giảm phát thải khí nhà kính đang là vấn đề quan trọng hơn. Để giảm phát thải môi trường, hydro lam được xem là một giải pháp thay thế cho hydro xám. Hydro lam được sản xuất bằng phương pháp nhiệt hóa hydrocacbon kết hợp với công nghệ thu gom và lưu trữ CO2. Tuy nhiên, việc bổ sung hệ thống thu gom và lưu trữ CO2 sẽ làm tăng chi phí sản xuất hydro khoảng 1,5 lần.

Hydro xanh được sản xuất thông qua quá trình điện phân, trong đó máy móc tách nước thành hydro và oxy mà không có sản phẩm phụ nào khác. Trong lịch sử, quá trình điện phân đòi hỏi rất nhiều điện nên việc sản xuất hydro theo cách đó không có ý nghĩa gì. Tình hình đang thay đổi vì hai lý do. Thứ nhất, lượng điện tái tạo dư thừa đáng kể đã có sẵn ở quy mô lưới điện; thay vì lưu trữ lượng điện dư thừa trong các dãy pin, lượng điện dư thừa có thể được sử dụng để thúc đẩy quá trình điện phân nước, lưu trữ điện năng ở dạng hydro. Thứ hai, máy điện phân ngày càng hiệu quả hơn.

Các công ty đang nghiên cứu để phát triển các máy điện phân có thể tạo ra hydro xanh với giá rẻ như hydro xám hoặc hydro lam và các chuyên gia kỳ vọng họ sẽ đạt được mục tiêu đó trong thập kỷ tới. Trong khi đó, các công ty năng lượng đang bắt đầu tích hợp máy điện phân trực tiếp vào các dự án điện tái tạo. Ví dụ, một liên minh gồm các công ty đứng sau một dự án có tên là Gigastack có kế hoạch trang bị trang trại gió ngoài khơi Ørsted’s Hornsea Two với các máy điện phân 100 megawatt để tạo ra hydro xanh ở quy mô công nghiệp.

Các công nghệ tái tạo hiện tại như năng lượng mặt trời và gió có thể khử cacbon trong ngành năng lượng tới 85% bằng cách thay thế khí đốt và than bằng điện sạch. Các bộ phận khác của nền kinh tế, chẳng hạn như vận chuyển và sản xuất, khó điện khí hơn vì chúng thường đòi hỏi nhiên liệu có mật độ năng lượng cao hoặc nhiệt ở nhiệt độ cao. Hydro xanh có tiềm năng trong các lĩnh vực này. Ủy ban Chuyển đổi Năng lượng quốc tế cho biết hydro xanh là một trong bốn công nghệ cần thiết để đáp ứng mục tiêu của Thỏa thuận Paris về giảm hơn 10 gigatonnes carbon dioxide mỗi năm từ các lĩnh vực công nghiệp liên quan nhất, trong đó có khai thác mỏ, xây dựng và hóa chất.

P.A.T (NASATI), theo Top 10 Emerging Technologies of 2020, WEF