Hydrogen xanh green là gì? Giải thích cách tạo ra nó, nó khác với hydro xanh blue như thế nào và các vấn đề

Hydrogen xanh green là gì? Giải thích cách tạo ra nó, nó khác với hydro xanh blue như thế nào và các vấn đề

    Hydrogen xanh green là gì? Giải thích cách tạo ra nó, nó khác với hydro blue xanh như thế nào và các vấn đề

    What is Green Hydrogen? Explain how to make it, how it differs from blue hydrogen, and problems

    Sự khác biệt giữa hydro xanh và hydro khác (Thiết kế: Sakiyuki Yoshida)
    Nhà hoạt động môi trường / Misato Goto

    Hydro xanh là năng lượng mơ ước không thải ra khí cacbonic (CO2) trong quá trình sản xuất hoặc sử dụng. Đưa hydro vào nhiều lĩnh vực, bao gồm kinh doanh năng lượng điện, nơi mà lượng khí thải CO2 cao đang là một vấn đề, cũng như giao thông vận tải và công nghiệp, là một con đường tắt để hiện thực hóa một xã hội trung hòa carbon. Tôi sẽ giải thích về hydro xanh, tốt cho trái đất, hiện đang thu hút sự chú ý.

    Author_Misato Goto

    Misato Goto là một vnhà hoạt động môi trường. Bắt đầu các hoạt động giáo dục vào năm 2013 để giải quyết các vấn đề về môi trường. Trong khi hoạt động ở Nhật Bản và nước ngoài, chúng tôi tổ chức các sự kiện và hội thảo về không rác thải. Ông chủ yếu viết về các vấn đề môi trường và chủ nghĩa thuần chay.

    1. Hydrogen xanh là gì?
    Hydro xanh là hydro được sản xuất bằng cách điện phân nước với năng lượng tái tạo. Đặc điểm của hydro là không thải ra khí thải hoặc CO2 khi đốt cháy, nhưng trong trường hợp hydro xanh, ngoài ra, CO2 không được thải ra trong quá trình sản xuất, vì vậy nó đang thu hút sự chú ý như một loại năng lượng sạch mới trong kỷ nguyên khử cacbon.

    Hydro dự kiến sẽ được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, một trong số đó là điện. Hiện tại, khoảng 20% điện năng của Nhật Bản được tạo ra từ năng lượng tái tạo (xem: Chính sách năng lượng tái tạo trong tương lai trang 5 │ Cục Tài nguyên và Năng lượng )。 Có vẻ như nó có thể được sử dụng như hiện tại, nhưng không thể lưu trữ điện và lượng điện do năng lượng mặt trời và gió tạo ra có xu hướng phụ thuộc vào thời tiết.Về vấn đề này, hydro có thể được vận chuyển và lưu trữ bằng cách thay đổi dạng của nó thành hydro hóa lỏng, v.v., và khi nó được phản ứng với oxy trong pin nhiên liệu, nó tạo ra điện, rất hữu ích cho việc cung cấp điện ổn định.

    Mục tiêu 7 của SDGs là "Năng lượng sạch và hợp túi tiền". Có khoảng 8 tỷ người trên thế giới, trong đó hơn 750 triệu người không được sử dụng điện (Tham khảo: Báo cáo Tổng quan về các Mục tiêu Phát triển Bền vững (SDGs) năm 2021│Trung tâm Thông tin Liên Hợp Quốc). Mặt khác, Nhật Bản tạo ra 77% điện năng từ nhiệt điện và hiếm khi bị mất điện. Mặc dù không có gì bất tiện nhưng khoảng 40% lượng khí thải CO2 trên toàn quốc đến từ việc sản xuất nhiệt điện.

    Chính phủ Nhật Bản đã đặt mục tiêu hiện thực hóa một xã hội trung hòa carbon vào năm 2050. Để đạt được mục tiêu đó, con đường tắt là chuyển sang các phương pháp sản xuất điện thân thiện với trái đất và hydro xanh đang thu hút sự chú ý ở đó.

    (1) Sự khác biệt giữa hydro màu xanh lá cây và hydro màu xanh lam
    Tên của hydro khác nhau tùy thuộc vào phương pháp sản xuất. Hydro xanh dùng để chỉ những loại được tạo ra bằng năng lượng tái tạo, trong khi những loại được sản xuất bằng nhiên liệu hóa thạch được gọi là "hydro xanh". Nhược điểm của khí đốt tự nhiên và than đá là chúng thải ra khí CO2 khi đốt cháy. Vì giải phóng nó vào khí quyển là kết thúc câu chuyện nên CO2 thải ra trong quá trình sản xuất được thu giữ càng nhiều càng tốt và chôn xuống đất để giảm lượng khí thải.

    SDGs Goal 7 Icons

    Ưu điểm của hydro xanh là chi phí thấp. Đặc biệt, các nước sản xuất nhiên liệu hóa thạch có thể sản xuất chúng với giá rẻ.

    (2) Các loại hydro khác
    Nếu nhiên liệu hóa thạch được sử dụng nhưng CO2 không được thu giữ, nó được gọi là "hydro xám". Ở một số quốc gia, năng lượng tái tạo vẫn còn rất đắt đỏ và việc thu hồi CO2 cũng tốn kém, vì vậy hầu hết hydro trên thế giới được sản xuất theo cách này.

    Ngoài ra, khi sử dụng năng lượng hạt nhân, nó được gọi là "hydro màu vàng" và Pháp rất hào hứng giới thiệu nó. Ngoài ra, hydro được thải ra dưới dạng sản phẩm phụ khi sản xuất một thứ gì đó được gọi là "hydro trắng".

    (3) Tóm tắt đặc điểm của các loại hydro
    Bảng dưới đây liệt kê các hydro được giới thiệu ở trên.

    Các loại tính năng hydro
    Hydrogen Green Hydrogen được sản xuất bằng cách điện phân nước sử dụng năng lượng tái tạo
    Hydro xanh CO2 được tạo ra trong quá trình
    sản xuất hydro, được tạo ra bằng cách phân hủy nhiên liệu hóa thạch, được thu giữ và lưu trữ
    Hydro xám CO2 được tạo ra trong quá trình
    sản xuất hydro, được tạo ra bằng cách phân hủy nhiên liệu hóa thạch, không bị thu giữ và thải vào khí quyển.
    Hydro màu vàng Hydro được sản xuất bằng cách điện phân nước sử dụng năng lượng hạt nhân
    Hydro màu trắng Hydrogen được thải ra như một sản phẩm phụ khi một thứ gì đó được tạo ra
    2. Các sáng kiến của Nhật Bản và nước ngoài liên quan đến việc phổ biến hydro xanh
    Nhiều người trên hành tinh đã bị ảnh hưởng bởi thời tiết khắc nghiệt do sự nóng lên toàn cầu gây ra. Cháy rừng cực kỳ thường xuyên xảy ra ở nước ngoài và không có giới hạn về số lượng người ngã quỵ vì say nắng ngay cả ở Nhật Bản.

    Những nỗ lực đang được tiến hành nhanh chóng nhằm đưa hydro xanh vào sử dụng thực tế để chúng ta, những người đang sống ngày nay, không phải chịu đựng chính mình.

    (1) Các sáng kiến của Nhật Bản
    Vào năm 2017, chính phủ Nhật Bản đã xây dựng "Chiến lược cơ bản về hydro" đầu tiên trên thế giới hướng tới việc hiện thực hóa một "xã hội hydro" trong đó hydro được sử dụng 

    trong sinh hoạt và hoạt động công nghiệp. Đây là bản tóm tắt định hướng tương lai và các kế hoạch hành động cụ thể đến năm 2030.

    Ngoài ra, nhằm mục tiêu phát triển kinh tế đồng thời thay đổi cơ cấu công nghiệp theo hướng thân thiện với trái đất, “Chiến lược tăng trưởng xanh” cũng đã được đưa ra vào năm 2020 (và các chiến lược cụ thể hơn sẽ được xây dựng vào năm 2021). Trong số đó, hydro được liệt kê là một trong 14 lĩnh vực dự kiến sẽ tăng trưởng và mục tiêu là cung cấp hơn 420.000 tấn "hydro sạch" vào năm 2030, kết hợp hydro xanh và hydro xanh lam.

    Hãy cùng điểm qua một số sáng kiến cụ thể dưới đây.

    (1) Thành lập Dự án Quỹ Sáng tạo Xanh của Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp
    Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp (METI) đã thành lập Dự án Quỹ Đổi mới Xanh trị giá 2 nghìn tỷ yên tại Tổ chức Phát triển Công nghệ Công nghiệp và Năng lượng Mới (NEDO) nhằm đạt được mức trung hòa carbon vào năm 2050.

    Bằng cách này, chúng tôi sẽ cung cấp hỗ trợ lâu dài cho các công ty thúc đẩy kinh doanh với việc khử cacbon như một vấn đề quản lý.

    Từ nghiên cứu đến triển khai xã hội để khử cacbon, phải mất nhiều thời gian và tiền bạc. Do đó, các công ty có thể đăng ký quỹ này và vượt qua quá trình sàng lọc để nhận được hỗ trợ lên đến 10 năm. Chúng tôi chủ yếu hình dung các dự án khoảng 20 tỷ yên, nhưng nó cũng dành cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ và các công ty mạo hiểm có khả năng đạt được những bước tiến lớn trong tương lai. Chủ đề của dự án đầu tiên được công bố vào tháng 8 năm 2021 là hydro và ba dự án đã được chọn cho "Dự án sản xuất hydro bằng phương pháp điện phân nước sử dụng điện có nguồn gốc từ năng lượng tái tạo, v.v."

    (2) Lĩnh vực nghiên cứu năng lượng hydro của Fukushima (FH2R)
    Việc sản xuất hydro xanh đã bắt đầu ở nước này. Tại Thị trấn Namie, Tỉnh Fukushima, Cánh đồng Nghiên cứu Năng lượng Hydro Fukushima (FH2R), một cơ sở sản xuất hydro do NEDO, Tập đoàn Giải pháp & Hệ thống Năng lượng Toshiba và các đơn vị khác xây dựng, đã bắt đầu hoạt động vào tháng 2 năm 2020.

    FH2R sử dụng 20 MW năng lượng mặt trời để điện phân nước tại một cơ sở sản xuất hydro 10 MW, được cho là một trong những cơ sở lớn nhất trên thế giới. Chúng tôi cũng đang chứng minh rằng có thể điều chỉnh cân bằng cung-cầu của hệ thống điện bằng cách điều chỉnh lượng hydro được sản xuất.

    Fukushima Hydrogen Energy Research Field

    Lĩnh vực nghiên cứu năng lượng hydro của Fukushima = Thị trấn Namie, tỉnh Fukushima (Ảnh của Asahi Shimbun)


    (3) Nhà máy sản xuất hydro sử dụng năng lượng địa nhiệt của Tập đoàn Obayashi
    Tại thị trấn Kokonoe, tỉnh Oita, Obayashi Corporation, một tổng thầu lớn, đã xây dựng nhà máy trình diễn đầu tiên của Nhật Bản để sản xuất hydro xanh bằng cách sử dụng năng lượng địa nhiệt và quá trình sản xuất bắt đầu vào tháng 7 năm 2021. Hydro sản xuất được cung cấp cho các doanh nghiệp địa phương.

    Năng lượng địa nhiệt là một dạng năng lượng tái tạo và được kỳ vọng sử dụng, nhưng các nhà máy điện thường nằm ở vùng núi nên khó kết nối với lưới điện. Bằng cách kết hợp nó với một nhà máy sản xuất hydro, nó có lợi thế là chuyển đổi điện được tạo ra từ quá trình phát điện địa nhiệt thành hydro và vận chuyển nó vào đất liền.

    A plant built by Obayashi Corporation to produce hydrogen using electricity generated by geothermal power generation

    Nhà máy do Tập đoàn Obayashi xây dựng để sản xuất hydro với điện được tạo ra từ địa nhiệt = Thị trấn Kokonoe, Tỉnh Oita (Ảnh, Asahi Shimbun)


    (4) Ra mắt ô tô chạy bằng hydro của Toyota Motor Corporation
    Ngay cả khi có một hệ thống cung cấp hydro xanh, nó cũng không thể lan rộng nếu không có nhu cầu. Một trong những ứng dụng của hydro được mong đợi là trong lĩnh vực giao thông vận tải. Vào năm 2014, Tập đoàn ô tô Toyota đã ra mắt loại xe pin nhiên liệu Mirai chạy bằng hydro. Nó là một chiếc xe mơ ước không thải ra khí CO2 khi lái xe và một mẫu xe mới cũng được ra mắt vào năm 2020. Bình hydro có thể được đổ đầy trong khoảng 3 phút và không cần sạc qua đêm như EV. Một khi đầy bình, nó có thể chạy hết quãng đường 850 km, tiện lợi chẳng kém gì xe chạy xăng.

    Ngoài ra, vào năm 2015, công ty đã có một quyết định sáng suốt khi mở miễn phí giấy phép bằng sáng chế liên quan đến pin nhiên liệu cho đến năm 2020 (sau đó gia hạn đến năm 2030, tham khảo: Toyota Motor Corporation cung cấp giấy phép bằng sáng chế cho các công nghệ điện khí hóa phương tiện như động cơ, PCU và kiểm soát hệ thống được trau dồi thông qua việc phát triển các loại xe hybrid miễn phí |Toyota). Là một công ty hàng đầu trong ngành, chúng tôi phổ biến công nghệ tiên tiến ra thế giới và hỗ trợ cải tiến công nghệ của các đối thủ cạnh tranh.

    The second-generation Mirai released by Toyota Motor Corporation in 2020

    Mirai thế hệ thứ hai được Toyota Motor Corporation ra mắt vào năm 2020 (Ảnh của Asahi Shimbun)


    (5) Nghiên cứu và phát triển bởi Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Hydrogen Xanh của Đại học Quốc gia Yokohama
    Vào năm 2011, Đại học Quốc gia Yokohama đã thành lập Phòng thí nghiệm nghiên cứu hydro xanh (sau đó là Trung tâm nghiên cứu hydro xanh). Phòng thí nghiệm được dành riêng để tạo ra hydro xanh trong thế giới thực. Ngoài ra, chúng tôi đã sử dụng kiến thức tiên tiến của chúng tôi 

    sẵn sàng làm việc trong các dự án mà ngành công nghiệp, học viện và chính phủ hợp tác. Không có nhiều tổ chức chuyên ngành ở Nhật Bản đã thu thập được trí tuệ như vậy và họ được kỳ vọng sẽ đóng góp vào sự phát triển của công nghệ.

    (2) Các sáng kiến ở nước ngoài
    Ở các quốc gia khác ngoài Nhật Bản, Đức đã thông qua "Chiến lược hydro quốc gia" vào tháng 6 năm 2020. Nước này đã quyết định đầu tư 9 tỷ euro vào năng lượng sạch có nguồn gốc từ năng lượng tái tạo, trong đó 2 tỷ euro sẽ được đầu tư ra nước ngoài để thiết lập quan hệ đối tác quốc tế (xem The Chiến lược Hydro Quốc gia p.3|Chính phủ Liên bang).

    Vào tháng 7 năm 2020, Ủy ban Châu Âu đã công bố "Chiến lược hydro cho tính trung lập của khí hậu ở Châu Âu." Nó nêu chính sách tập trung vào "hydro tái tạo" chẳng hạn như hydro xanh và đặt mục tiêu lắp đặt hơn 40 GW thiết bị điện phân nước và sản xuất 10 triệu tấn vào năm 2030 (Tham khảo: Chiến lược hydro cho một châu Âu trung lập với khí hậu, tr. 6| Ủy ban Châu Âu).

    Đồng thời với chiến lược này, Ủy ban Châu Âu cũng thành lập Liên minh Hydrogen Sạch Châu Âu. Diễn đàn Hydrogen được tổ chức hai lần một năm và các thành viên từ các lĩnh vực khác nhau thảo luận về vấn đề này.

    3. Những thách thức và giải pháp trong việc phổ biến hydro xanh
    Thách thức hiện tại trong việc áp dụng hydro xanh là giảm chi phí.

    Giá hydro xanh hiện cao hơn các loại hydro khác do chi phí tạo ra năng lượng tái tạo. Theo báo cáo "Đánh giá hydro toàn cầu năm 2021" của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), chi phí của hydro xanh là khoảng 3 ~ 8 đô la mỗi kg, cao hơn 0,5 ~ 1,7 đô la hydro xám được sản xuất từ ​​khí tự nhiên và 1 ~ 2 đô la đô la hydro xanh. Tuy nhiên, do những tiến bộ công nghệ, hydro xanh cũng được dự đoán sẽ giảm xuống còn 1,3~3,5 USD ở một số khu vực vào khoảng năm 2030 (Tham khảo: Đánh giá Hydrogen toàn cầu 2021 tr.7 |IEA).

    Để giải quyết vấn đề chi phí cao, các công ty năng lượng lớn trong nước đang lên kế hoạch sản xuất hàng loạt hydro xanh ở Úc, loại khí phù hợp để sản xuất năng lượng tái tạo và nhập khẩu vào Nhật Bản.

    Vấn đề chi phí ban đầu không chỉ giới hạn ở hydro xanh mà còn là rào cản đối với việc mở rộng sử dụng hydro nói chung.

    Ví dụ, giá của chiếc xe chạy bằng pin nhiên liệu Mirai là hơn 7 triệu yên, đắt hơn so với xe chạy bằng xăng và xe điện. Kết quả là chỉ còn khoảng 6.000 xe chạy bằng pin nhiên liệu vẫn được sử dụng rộng rãi ở Nhật Bản. Một trạm hydro cung cấp hydro cho các phương tiện chạy bằng pin nhiên liệu cũng sẽ tiêu tốn khoảng 330 triệu yên để xây dựng. Hiện chúng tôi đang trong giai đoạn mở rộng giới thiệu và rất khó để mở rộng hoạt động kinh doanh nếu không có sự hỗ trợ của chính quyền trung ương và địa phương. Hy vọng rằng các thiết bị liên quan sẽ được phát triển càng sớm càng tốt để mở rộng nhu cầu và đạt được mức giá mà người dùng dễ dàng tiếp cận.

    Ngoài ra, hydro là một loại khí dễ cháy nên phải được xử lý hết sức cẩn thận. Năm 2019, một vụ nổ tại trạm hydro ở Na Uy đã khiến hai người bị thương nhẹ. Cùng năm đó, một vụ nổ cũng xảy ra tại nhà máy sản xuất hydro ở Mỹ.

    Để phổ biến trong tương lai, điều cấp thiết là tối ưu hóa chuỗi cung ứng từ sản xuất đến sử dụng và tối đa hóa sự an toàn.

    4. Tác động trong tương lai của việc phổ biến hydro xanh
    Chúng tôi biết rằng hydro xanh có thể giúp tạo ra một xã hội bền vững, nhưng nó có tác động gì đến công chúng không? Có vẻ như không chỉ có ưu điểm mà còn có một số nhược điểm. Dưới đây là ba điều sẽ thay đổi công việc kinh doanh và cuộc sống hàng ngày của bạn do sự phổ biến.

    (1) Ngừng kinh doanh mới xe động cơ đốt trong
    VÀO THÁNG 7 NĂM 2021, ỦY BAN CHÂU ÂU CÔNG BỐ RẰNG SẼ GIẢM 100% lượng khí CO2 thải ra khi lái ô tô mới vào năm 2035 (XEM QUY ĐỊNH CỦA NGHỊ VIỆN CHÂU ÂU VÀ CỦA HỘI ĐỒNG P.40 |ỦY BAN CHÂU ÂU). Điều này cho thấy rằng việc bán xe động cơ xăng và dầu diesel sẽ bị cấm một cách hiệu quả.

    Nhật Bản cũng đã tuyên bố mục tiêu tăng doanh số bán ô tô du lịch mới lên mức "100% điện khí hóa" vào năm 2021 và 2035 (Tham khảo: Chiến lược tăng trưởng xanh về trung hòa carbon vào năm 2050, trang 60 |Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp). Đó là tin buồn cho những người hâm mộ xe hơi thông thường, nhưng đó là để bảo vệ bạn khỏi biến đổi khí hậu.

    Các công ty liên quan đến ô tô dự kiến sẽ có những thay đổi lớn, vì vậy chúng tôi muốn tích cực tận dụng các khoản trợ cấp và các hình thức hỗ trợ khác nhau để bắt kịp xu hướng của thế giới.

    (2) Sự ra đời của một xu thế kinh tế mới
    Như đã đề cập ở trên, chiến lược hydro của EU nhằm mục đích sản xuất 10 triệu tấn hydro tái tạo vào năm 2030 (xem Chiến lược hydro cho một châu Âu trung lập với khí hậu trang 6 |Ủy ban châu Âu).

    Khi cần thực hiện những thay đổi táo bạo, bạn cần một lượng nhân lực nhất định. Vì cơ sở hạ tầng liên quan đến hydro vẫn chưa sẵn sàng nên việc làm dự kiến sẽ tăng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm sản xuất, vận tải và dịch vụ. Nếu sản xuất tại địa phương để tiêu thụ năng lượng tại địa phương trở nên khả thi nó sẽ hữu ích cho việc phục hồi khu vực ở những khu vực không có ngành công nghiệp chính.

    Nhiều việc làm hơn cũng có lợi cho ngành giáo dục. Các khoa nơi bạn có thể học các kỹ năng kiếm tiền rất hấp dẫn đối với những người trẻ tuổi, vì vậy bạn có thể thu hút nhiều sinh viên hơn.

    Sự lan rộng của hydro xanh có thể tạo cơ hội cho mọi người ở các khu vực và nhóm tuổi khác nhau.

    (3) Chi phí giảm tác động tích cực đến kinh doanh
    Khi cơ sở hạ tầng được phát triển và nguồn cung cấp hydro xanh tăng lên, sự cạnh tranh về giá sẽ trở nên sôi động hơn. Khi chi phí giảm, công chúng sẽ quan tâm và mở ra các cơ hội kinh doanh mới.

    Điều này không giới hạn trong ngành công nghiệp ô tô. Ví dụ, Rinnai, nhà sản xuất toàn diện thiết bị năng lượng nhiệt, đã thành công trong việc phát triển máy nước nóng gia dụng sử dụng công nghệ đốt cháy 100% hydro. Nếu hydro được sử dụng phổ biến trong các hộ gia đình, nhu cầu về các sản phẩm liên quan sẽ tăng lên và thị trường sẽ được kích hoạt.

    5. Hợp tác để hiện thực hóa một xã hội hydro
    Hydro xanh rất hữu ích để giảm khí nhà kính, nhưng nếu nó đắt hơn nhiên liệu hóa thạch, nó sẽ không có lợi cho công chúng. Nếu chúng ta có thể kích thích thị trường và giảm chi phí, cánh cửa dẫn đến một xã hội trung hòa carbon sẽ mở ra.

    Tin tốt là Nhật Bản đã dẫn đầu về công nghệ, với số lượng đơn đăng ký bằng sáng chế pin nhiên liệu hydro lớn thứ hai thế giới (xem Báo cáo mới: Sự bùng nổ bằng sáng chế cho các công nghệ "Pin nhiên liệu hydro" sạch cho giao thông vận tải | WIPO). Sự phổ biến của hydro sẽ không chỉ dẫn đến các biện pháp khử cacbon mà còn tạo ra các cơ hội kinh doanh mới.

    Hydro không thải ra CO2 khi sử dụng, nhưng nếu nó được thải ra trong quá trình sản xuất và vận chuyển, thì tầm quan trọng của việc đưa nó vào sử dụng sẽ giảm đi. Cần phải xây dựng chuỗi cung ứng minh bạch và phổ biến hydro xanh.

    Zalo
    Hotline