Hydro xanh: Tại sao nhiên liệu carbon thấp không được hưởng lợi từ giá nhiên liệu hóa thạch cao
Nhà máy tuabin khí chu trình hỗn hợp. Ảnh: Rangsarit Chaiyakun/Shutterstock
Số lượng và quy mô của các dự án sử dụng và sản xuất hydro, một loại khí giải phóng năng lượng khi bị đốt cháy mà không thải ra carbon dioxide, đang gia tăng nhanh chóng. Nếu quá trình xây dựng diễn ra đúng kế hoạch, một đường ống dưới biển trị giá 2,5 tỷ euro (2,18 tỷ bảng Anh) sẽ vận chuyển "hydro xanh" từ Tây Ban Nha đến Pháp từ năm 2030.
Tại Hoa Kỳ, một số nhà máy điện đang được nâng cấp để cho phép trộn hydro với khí hóa thạch và công ty dầu mỏ Na Uy Equinor đang hợp tác với Thermal SSE để xây dựng một nhà máy điện "hydro xanh" 1.800 megawatt (MW) ở Anh.
Trong khi đó, Trung Quốc đã công bố một kế hoạch vào tháng 3 bao gồm việc triển khai 50.000 phương tiện chạy bằng khí hydro vào năm 2025 và vào đầu tháng 12, những chiếc máy kéo và xe nâng chạy bằng nhiên liệu hydro đầu tiên rời khỏi dây chuyền lắp ráp tại một nhà máy mới ở tỉnh Quảng Đông.
Hydrogen được sản xuất theo nhiều cách. Một phổ màu được sử dụng để làm cho nó đơn giản. Hydro "xám" và "nâu/đen" lần lượt được tạo ra từ khí hóa thạch (mêtan) và than đá (than nâu hoặc đen)—một quá trình mà đối với mỗi tấn hydro, thải ra từ mười đến 12 tấn CO₂ đối với hydro xám và 18 đến 20 đối với màu nâu.
Quy trình "Xanh dương" cũng giống như vậy, ngoại trừ khí carbon dioxide được cho là sẽ được thu giữ và lưu trữ dưới lòng đất. Và hydro "xanh" được định nghĩa theo quy ước là được tạo ra từ quá trình phân tách nước thành hydro và oxy bằng cách sử dụng điện tái tạo.
Nhưng chỉ 0,04% hydro có màu xanh lá cây và hydro màu xanh lam ít hơn 1%. Phần còn lại có màu xám hoặc nâu, phần lớn được sử dụng trong nhà máy lọc dầu và để sản xuất amoniac và metanol. Đây là một ngành công nghiệp khổng lồ thải ra nhiều CO₂ hơn toàn bộ Vương quốc Anh và Pháp cộng lại.
Nhiều người hy vọng rằng điều may mắn là giá khí đốt cao hiện nay sẽ giúp hydro xanh trở thành một sự thay thế có chi phí cạnh tranh đối với nhiên liệu bẩn trong nồi hơi, tàu chở dầu vận chuyển và lò luyện thép. Thật không may, nếu không cải cách thị trường điện, cơ hội này có thể bị lãng phí.
Và trong khi tin đồn xung quanh nền kinh tế hydro ngày càng tăng lên, thì một cái nhìn sâu hơn cho thấy nhiên liệu này không phải là mũi nhọn cho quá trình chuyển đổi xanh mà là chủ đề của một hoạt động mồi và chuyển phức tạp của các công ty dầu mỏ.
Màu sắc thật của hydro
Hydro xanh rất cần thiết cho quá trình khử cacbon: để thay thế nhiên liệu hóa thạch trong sản xuất thép, sản xuất amoniac để làm phân bón và có thể là vận chuyển và vận tải đường bộ—các quy trình khó điện khí hóa.
Một số hydro màu xanh lá cây được gạch chéo với màu sắc bẩn hơn. Vì vậy, không chỉ đơn giản là trong quá trình sản xuất, rất nhiều năng lượng bị lãng phí trong quá trình chuyển đổi kép từ điện thành khí đốt và sau đó là nhiên liệu. Nhưng việc đốt cháy hydro cũng thải ra nitơ oxit, chất gây ô nhiễm không khí có liên quan đến các bệnh về đường hô hấp và mưa axit.
Nếu quy mô sản xuất hydro xanh được mở rộng để đóng vai trò kinh tế quan trọng vào năm 2050, thì nhu cầu nước ngọt của nó sẽ vượt quá 1/4 mức tiêu thụ hàng năm trên toàn cầu hiện nay, gây nguy cơ khan hiếm nước ở một số khu vực. Trên hết, hydro chỉ có ý nghĩa xanh nếu năng lượng tái tạo tạo ra nó không thể được đưa vào lưới điện để thay thế năng lượng từ các nhà máy khí đốt hoặc than đá.
Hydro màu xanh lam dựa trên một mẹo tương tự—nhưng có hại hơn nhiều—của ánh sáng. Để hydro có màu xanh thực sự, khí thải phải được thu giữ và lưu trữ an toàn.
Về lý thuyết, việc thu hồi và lưu trữ carbon hoạt động nhưng gần như tất cả các nhà máy đều sử dụng carbon thu được để bơm thêm dầu và nhiều nhà máy đã bị đóng cửa do lỗi. Chỉ một số ít các-bon lưu trữ vô thời hạn và ngay cả những thứ này cũng tiêu tốn rất nhiều năng lượng và chỉ thu được một phần CO₂, có thể bị rò rỉ.
Nguồn chính của hydro màu xanh lam là khí mê-tan, một loại khí nhà kính mạnh nổi tiếng là thoát ra khỏi các giếng khoan và đường ống dẫn. Nghiên cứu cho thấy rằng những vấn đề này làm cho khí hydro xanh trở nên tồi tệ hơn đối với khí hậu so với khí hóa thạch.
Ở Liên minh Châu Âu, cũng như ở nhiều nền kinh tế, việc định giá điện dựa trên nguyên tắc chi phí cận biên, nghĩa là nguồn đắt nhất (thường là khí hóa thạch) sẽ định giá bán buôn điện. Trong những đợt nắng hoặc gió, việc sản xuất nhiều năng lượng tái tạo có thể làm giảm giá điện, giúp họ thoát khỏi sự kìm kẹp của giá khí đốt tự nhiên trong vài giờ mỗi lần.
Điều này thường không đủ để biện minh cho các khoản đầu tư vào các máy điện phân tạo ra hydro xanh. Hydro xanh sẽ không đạt được lợi thế về giá cần thiết so với hydro xanh và khí hóa thạch cho đến khi thị trường điện được tái cấu trúc.
Trong khi đó, giá dầu và khí đốt tăng cao đã thúc đẩy sự mở rộng của ngành. Chính phủ Hoa Kỳ đang khuyến khích các công ty dầu mỏ và fracking "khoan máy khoan nhỏ". Chính phủ Anh sẽ trao hơn 100 giấy phép để khoan dầu khí và các khoản đầu tư khổng lồ vào nhiên liệu hóa thạch mới đã được công bố trên khắp Trung Đông và Châu Phi.
Trong một vài năm nữa, khi các nguồn mới này bắt đầu hoạt động, và đặc biệt là nếu tăng trưởng kinh tế tiếp tục chậm lại và làm giảm nhu cầu năng lượng, thì khí đốt và dầu mỏ sẽ lại trở nên rẻ hơn—cho đến khi đợt tăng giá tiếp theo thúc đẩy các chu kỳ sản xuất mới
đầu tư, và chu kỳ địa ngục tiếp tục. Chủ sở hữu của các giếng, đường ống và thiết bị đầu cuối mới xây dựng sẽ đấu tranh để bảo vệ những tài sản đó và ngăn chặn quá trình khử cacbon.
Giờ đây, các công ty nhiên liệu hóa thạch đang đổi thương hiệu thành đại lý "quản lý carbon". Mục đích là để ngăn chặn tài sản của họ bị mắc kẹt bằng cách tái sử dụng chúng, giới thiệu một chất phần lớn là hư cấu, hydro màu xanh lam, như một "cầu nối" carbon thấp tới một tương lai xanh không xác định.
Các lĩnh vực khác đã tham gia liên minh do dầu dẫn đầu. Như kỹ sư Tom Baxter quan sát, các nhà điều hành mạng lưới khí đốt và các nhà sản xuất nồi hơi nhìn thấy sự sống còn của họ trong mưu đồ này. Các tiện ích cũng quan tâm tương tự, vì sự kém hiệu quả của hydro cho phép họ bán được nhiều điện hơn.
Để giải quyết hoạt động đình trệ này cần phải có chính sách công. Các chính phủ sẽ cần điều chỉnh hoặc đánh thuế carbon ra khỏi thị trường đồng thời tăng cường năng lượng tái tạo.
Cách tiếp cận giá điện cũng cần phải thay đổi, để tách giá điện được tạo ra từ năng lượng tái tạo và khí hóa thạch. Hệ thống định giá cận biên mang lại lợi ích to lớn cho các chủ dự án năng lượng tái tạo, vì họ thu được lợi nhuận từ giá điện cao và chi phí đầu vào bằng không.
Một cấu trúc thị trường thay thế sẽ đặt phần thưởng cho các máy phát điện theo chi phí trung bình của chúng cộng với một khoản thặng dư nhỏ có thể được tái đầu tư vào việc triển khai nhiều năng lượng tái tạo hơn và các công nghệ xanh khác, cung cấp cho người tiêu dùng điện giá rẻ. Điều này chỉ có thể đạt được thông qua một thị trường được điều tiết mạnh mẽ hoặc bằng cách quốc hữu hóa các công ty năng lượng và định giá và sản xuất.
Những biện pháp can thiệp này sẽ mang lại lợi thế cạnh tranh cho hydro màu xanh lá cây so với các biến thể màu xanh lam hoặc xám, một lợi thế có thể được hỗ trợ thêm bằng các khoản trợ cấp khác, chẳng hạn như tín dụng thuế theo mô hình của Đạo luật giảm lạm phát của Hoa Kỳ. Trên hết, nhu cầu năng lượng phải giảm để giảm bớt áp lực tăng giá.
Trong bất kỳ hệ thống năng lượng nào trong tương lai, hydro sẽ có một vai trò. Nhưng sự mở rộng của nó phải được thiết kế cẩn thận, để ngăn chặn hứa hẹn về hydro xanh che đậy những rủi ro của những người anh em họ màu xanh lam và xám của nó.
