Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) đã vạch ra các ưu tiên nghiên cứu và phát triển (R&D) của mình để đạt được các mục tiêu chi phí đầy tham vọng cho hydro sạch do chính quyền Biden đặt ra. Sản xuất và lưu trữ hydro tái tạo, cũng như công nghệ cho các ứng dụng vận tải đường bộ, là một trong những lĩnh vực trọng tâm chính được Văn phòng Công nghệ Pin Nhiên liệu và Hydro của DOE xác định trong Kế hoạch Chương trình Nhiều năm.
Sunita Satyapal, giám đốc Văn phòng nói trên, đã nêu trong bản chuyển tiếp kế hoạch chương trình:
“Mặc dù tiến bộ về hydro sạch ngày nay rất đáng khích lệ, nhưng rõ ràng là cần nhiều hơn nữa… và các hành động được thực hiện phải được lên kế hoạch tốt, có chủ ý, thực hiện cẩn thận với những kết quả có thể đo lường được và chúng phải diễn ra không chậm trễ.”
Lộ trình hydro sạch của DOE
Đạo luật Giảm lạm phát, được ban hành vào tháng 8 năm 2022, đã đưa ra các khoản tín dụng thuế lên tới 3 USD/kg cho các nhà sản xuất hydro sạch trong thập kỷ đầu tiên của vòng đời dự án, tùy thuộc vào vòng đời phát thải carbon của dự án. Điều này khuyến khích sản xuất hydro sạch hoặc xanh, định vị nó cạnh tranh với hydro xám từ nhiên liệu hóa thạch.
Hoa Kỳ dẫn đầu về sản xuất hydro xanh nhờ các khoản tín dụng thuế này và khoản trợ cấp 9,5 tỷ USD từ Đạo luật Việc làm và Đầu tư Cơ sở hạ tầng. Khoản trợ cấp bao gồm 8 tỷ USD để thành lập ít nhất 4 trung tâm hydro sạch trong khu vực.
Các dự báo dự đoán chi phí của hydro xanh sẽ giảm đáng kể vào năm 2050, báo hiệu khả năng tồn tại lâu dài và khuyến khích đầu tư thêm.
DOE đặt mục tiêu giảm đáng kể chi phí của hydro không phát thải bằng cách đặt mục tiêu mức giá 1 USD/kg vào năm 2031. Giá này bao gồm sản xuất, giao hàng và phân phối tại các trạm tiếp nhiên liệu. Mục tiêu tạm thời là 2 USD/kg vào năm 2026 đã được đặt ra.
Kế hoạch của cơ quan xoay quanh mục tiêu “Bắn Hydro” của DOE. Nó cũng tìm cách giảm chi phí của hệ thống điện phân xuống còn 250-500 USD/kW, giảm chi phí của hệ thống pin nhiên liệu cho vận tải hạng nặng xuống còn 80 USD/kW và đạt được chi phí phân phối cuối cùng của nhiên liệu hydro dưới 7 USD/kg.
Hiện tại, hydro được sản xuất bằng phương pháp điện phân có thể có giá ít nhất là 5 USD/kg hoặc lên tới 12 USD/kg khi tính chi phí giao hàng và trạm tiếp nhiên liệu. Sản xuất hydro thông thường từ khí đốt tự nhiên có giá khoảng 1,50 USD/kg nhưng lại thải ra lượng khí thải carbon đáng kể.
Các ưu tiên ngắn hạn được DOE vạch ra bao gồm cải tiến công nghệ điện phân để đạt được chi phí toàn hệ thống thấp hơn và tăng độ bền. Ngoài ra, nỗ lực nghiên cứu và phát triển sẽ tập trung vào việc lưu trữ và vận chuyển hydro cho các ứng dụng xe hạng nặng, nhằm giảm chi phí và giảm thiểu rò rỉ.
Con đường sản xuất hydro sạch của DOE trong danh mục RD&D
Về lâu dài, DOE nhận thấy cơ hội trong các phương pháp sản xuất hydro tiên tiến yêu cầu đầu vào điện ở mức tối thiểu hoặc không cần điện. Chúng bao gồm sản xuất hóa chất quang điện mặt trời và chuyển đổi sinh học. Lưu trữ hydro dựa trên vật liệu, sử dụng chất hấp thụ hoặc chất mang hóa học, cũng là lĩnh vực trọng tâm cho nghiên cứu và phát triển lâu dài.
Hệ thống hydro tái tạo của Toyota
Tại California, FuelCell Energy và Toyota Motor North America mới đây đã tổ chức lễ khánh thành hệ thống “ Tri-gen ” mang tính đột phá tại Cảng Long Beach. Hệ thống cải tiến này sử dụng khí sinh học để tạo ra điện tái tạo, hydro tái tạo và nước có thể sử dụng được.
Hệ thống Tri-gen được thiết kế đặc biệt để hỗ trợ trung tâm xử lý và phân phối xe cho Toyota tại Long Beach. Cơ sở này là cơ sở lớn nhất của Toyota ở Bắc Mỹ, tiếp nhận khoảng 200.000 xe Toyota và Lexus mới hàng năm.
Hệ thống này giới thiệu công nghệ dựa trên hydro có thể mở rộng giúp giảm lượng khí thải và giảm thiểu sự phụ thuộc vào tài nguyên thiên nhiên. Công nghệ pin nhiên liệu của Tri-gen chuyển đổi khí sinh học tái tạo thành điện, hydro và nước có thể sử dụng được với hiệu suất cao và mức ô nhiễm tối thiểu.
Hơn nữa, Tri-gen sản xuất tới 1.200 kg hydro/ngày để cung cấp nhiên liệu cho xe điện chạy pin nhiên liệu hạng nhẹ (FCEV) Mirai sắp ra mắt của Toyota. Nó cũng cung cấp hydro cho trạm tiếp nhiên liệu hydro hạng nặng liền kề, hỗ trợ các hoạt động hậu cần và vận chuyển hydro của TLS tại cảng.
Quy định Hạm đội Sạch Nâng cao của California yêu cầu xe tải không phát thải phải được sử dụng cho xe tải chở rác mới đăng ký. Và Tri-gen có vị trí thuận lợi để hỗ trợ quá trình chuyển đổi sang xe tải không phát thải, bao gồm cả xe tải FCEV Class 8. Việc sản xuất hydro của hệ thống có thể được điều chỉnh dựa trên nhu cầu, tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển đổi sang các phương tiện không phát thải vào năm 2035.
Tạo ra 2,3 megawatt điện tái tạo, Tri-gen cũng cung cấp lượng điện dư thừa cho công ty điện lực địa phương, Southern California Edison. Như vậy, nó sẽ đóng góp vào mạng lưới năng lượng tái tạo theo chương trình Biểu thuế điều chỉnh thị trường năng lượng sinh học California (BioMAT).
Tiên phong trong các giải pháp giảm thiểu carbon sáng tạo
Nhìn chung, Tri-gen dự kiến sẽ giúp giảm hơn 9.000 tấn khí thải CO₂ hàng năm từ lưới điện. Nó cũng có thể tránh được hơn 6 tấn khí thải nitơ oxit vào lưới điện, đồng thời có khả năng giảm mức tiêu thụ dầu diesel tới 420.000 gallon/năm. Điều này phù hợp với cả mục tiêu giảm lượng khí thải carbon của Toyota và cam kết của Cảng Long Beach về các giải pháp giảm lượng khí CO2 đổi mới.
Tóm lại, kế hoạch của DOE nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tiếp tục đổi mới và đầu tư vào công nghệ hydro sạch để đẩy nhanh quá trình chuyển đổi sang nền kinh tế ít carbon.
Sự hợp tác giữa FuelCell Energy và Toyota là một ví dụ về cách các giải pháp sáng tạo và bền vững thông qua hydro có thể giúp giảm lượng khí thải carbon trong hoạt động kinh doanh đồng thời thúc đẩy các nguồn năng lượng tái tạo.
Mời đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
