Hydrogen và Pin Nhiên Liệu: Năng Lượng Cho Tương Lai Ngành Vận Tải
Báo cáo “Powering the Future of Mobility” do Deloitte và Ballard phối hợp thực hiện cung cấp cái nhìn toàn diện về công nghệ pin nhiên liệu hydrogen (FCEV) và tiềm năng ứng dụng thương mại của chúng trong ngành vận tải. Đây là tập đầu tiên trong loạt ba báo cáo về chủ đề này.
1. Giới thiệu Công nghệ Pin Nhiên Liệu
Pin nhiên liệu là thiết bị điện hóa chuyển đổi năng lượng hóa học của nhiên liệu (hydrogen) và chất oxy hóa trực tiếp thành điện năng. Trong FCEV, hydrogen phản ứng với oxy để tạo ra điện, với sản phẩm phụ duy nhất là hơi nước, giúp giảm thiểu khí thải carbon.
Các loại pin nhiên liệu phổ biến bao gồm:
-
PEM (Proton Exchange Membrane): Phổ biến nhất trong xe cộ do nhiệt độ hoạt động thấp, khởi động nhanh.
-
AFC, PAFC, SOFC, MCFC: Ứng dụng trong các lĩnh vực như hàng không, phát điện phân tán.
2. Phân tích Tổng Chi phí Sở hữu (TCO)
Báo cáo sử dụng mô hình TCO để so sánh FCEV với xe điện pin (BEV) và xe động cơ đốt trong (ICE) trên ba thị trường: Mỹ, Trung Quốc và châu Âu.
Kết quả chính:
-
Năm 2019, FCEV có TCO cao hơn BEV khoảng 40% và ICE khoảng 90%.
-
Dự báo đến năm 2026-2027, TCO của FCEV sẽ thấp hơn BEV và ICE nhờ:
-
Giảm chi phí sản xuất hệ thống pin nhiên liệu (dự kiến giảm 50% trong 10 năm).
-
Giảm giá hydrogen nhờ sản xuất từ năng lượng tái tạo.
-
Cải thiện hiệu quả kinh tế nhờ quy mô sản xuất.
-
3. Ứng dụng Thực tế và Case Study
Báo cáo phân tích ba trường hợp cụ thể:
-
STNE (Thượng Hải): Vận hành 500 xe tải logistic chạy bằng hydrogen, với mô hình kinh doanh linh hoạt (tự vận hành, cho thuê).
-
Drayage Truck (California): Sử dụng xe tải hạng nặng chạy bằng hydrogen tại cảng Los Angeles và Long Beach, nhận hỗ trợ từ chính phủ.
-
Xe buýt London: Transport for London vận hành xe buýt hydrogen trên các tuyến công cộng, hướng tới mục tiêu giảm phát thải.
4. Hiệu quả Năng lượng và Tác động Môi trường
-
Hiệu suất Năng lượng: FCEV có hiệu suất tổng thể (well-to-wheel) từ 23–69%, phụ thuộc vào phương pháp sản xuất hydrogen. Khi sử dụng năng lượng tái tạo, hiệu suất có thể cải thiện đáng kể.
-
Phát thải Khí nhà kính: FCEV có phát thải vòng đời thấp hơn BEV và ICE, đặc biệt khi hydrogen được sản xuất từ nguồn tái tạo.
-
Vật liệu và Tái chế: FCEV sử dụng ít kim loại nặng hơn BEV, dễ tái chế hơn, đặc biệt là platinum trong pin nhiên liệu.
5. Chính sách và Triển vọng
Các quốc gia như Mỹ, Trung Quốc, Nhật Bản và châu Âu đều có chiến lược quốc gia phát triển hydrogen, bao gồm hỗ trợ tài chính, xây dựng cơ sở hạ tầng và ưu đãi thuế.
Triển vọng:
Hydrogen được kỳ vọng sẽ đóng vai trò then chốt trong tương lai năng lượng sạch, đặc biệt trong vận tải hạng nặng và thương mại. Với sự hỗ trợ của chính phủ và tiến bộ công nghệ, FCEV dự kiến sẽ trở nên cạnh tranh về chi phí và thân thiện với môi trường hơn trong thập kỷ tới.
Nguồn: Deloitte & Ballard, Powering the Future of Mobility: Hydrogen and Fuel Cell Solutions for Transportation, Volume 1, 2019.
