Hydrogen xanh: Làm thế nào nó có thể giúp ngăn chặn biến đổi khí hậu? – Dw

Hydrogen xanh: Làm thế nào nó có thể giúp ngăn chặn biến đổi khí hậu? – Dw

    Hydrogen xanh: Làm thế nào nó có thể giúp ngăn chặn biến đổi khí hậu? – Dw

    green hydrogen climate change

    Phân tử này có thể mang năng lượng cần thiết để thay thế nhiên liệu bẩn trong các ngành công nghiệp gây ô nhiễm như sản xuất thép và vận chuyển, nhưng việc nhân rộng nó đủ nhanh sẽ tỏ ra khó khăn.

    Nó là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ, một trong những khối cấu tạo chính của sự sống và là nhiên liệu khiến các ngôi sao cháy sáng.

    Nhưng hydro, một loại khí vô hình mà các chuyên gia cho rằng là một phần quan trọng trong giải pháp ngăn chặn biến đổi khí hậu, đang bị thiếu hụt một cách đáng ngạc nhiên.

    Hydro cháy sạch và có thể thay thế nhiên liệu bẩn trong các ngành như sản xuất thép và vận chuyển, nơi các quy trình điện không phù hợp hoặc đắt tiền. Nhưng phân tử này phản ứng mạnh đến mức hầu như không bao giờ được tìm thấy ở dạng nguyên chất. Để tôn trọng lời hứa ngăn hành tinh nóng lên, các nhà lãnh đạo thế giới cần tạo ra nhiều hydro hơn — và nhanh.

    Alejandro Nunez-Jimenez, người nghiên cứu hydro tại Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ ở Zurich, cho biết:

    Sẽ vô cùng khó khăn để tăng quy mô sản xuất hydro tái tạo với tốc độ cần thiết để giữ cho hành tinh không nóng lên dưới 1,5 độ C [2,7 độ F].

    Chạy đua vì hydro sạch hơn

    Các chuyên gia sử dụng màu sắc để chỉ các cách tạo ra hydro khác nhau — một số trong số đó sạch hơn những cách khác — và không đồng tình gay gắt về việc nên ủng hộ loại nào.

    Hydro xanh được tạo ra bằng cách sử dụng điện từ các nguồn tái tạo để phân tách các phân tử nước thành các nguyên tử hydro và oxy. Hydro xám, chiếm gần như toàn bộ hydro được sản xuất ngày nay, được tạo ra bằng khí metan và hơi nước trong một quá trình hóa học thải ra carbon dioxide. Hydro màu xanh lam được tạo ra bằng quy trình tương tự, nhưng carbon được thu giữ và lưu trữ.

    Nếu tất cả điện để tạo ra hydro xanh đến từ các đập, tua-bin gió hoặc các tấm pin mặt trời, thì kết quả là một loại nhiên liệu không làm nóng hành tinh. Nếu các kỹ sư thu hồi carbon tốt hơn — và các công ty khí đốt bịt chỗ rò rỉ khí mê-tan — thì lượng khí thải từ việc tạo ra hydro xanh có thể đủ thấp để đẩy nhanh quá trình chuyển đổi sang nền kinh tế sạch.

    Nếu làm không tốt, việc sản xuất hydro xanh có thể bẩn hơn so với việc đốt trực tiếp khí hóa thạch.

    Nunez-Jimenez cho biết: “Có quá nhiều yếu tố kết hợp lại khiến việc tạo ra hydro xanh khó khăn hơn nhiều so với hydro tái tạo,” đồng thời cho biết thêm rằng nó có thể đóng một vai trò hữu ích trong một số bối cảnh.

    Nhu cầu về hydro sẽ tăng cao khi các khoản trợ cấp đổ vào công nghệ sạch và các nhà lập pháp tăng giá gây ô nhiễm bầu khí quyển. Tại Hoa Kỳ Sttes, luật khí hậu được thông qua vào tháng 8 đã đặt giá cho ô nhiễm khí mê-tan và đưa ra các ưu đãi về thuế để thu giữ carbon. Vài tuần sau, Liên minh Châu Âu đã công bố khoản tài trợ 5,2 tỷ euro (5,7 tỷ USD) cho các dự án hydro mà họ hy vọng sẽ khởi động các khoản đầu tư tư nhân.

    Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), một tổ chức do các bộ năng lượng đứng đầu, nếu tất cả các dự án đã lên kế hoạch được tiến hành, sản lượng hydro xanh dương và xanh lá cây sẽ tăng từ dưới 1 megaton vào năm 2021 lên khoảng 20 triệu tấn vào cuối thập kỷ này. của hầu hết các quốc gia giàu có. Để đạt được mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050, ngành cần phải tạo ra 100 tấn hydro xanh dương và xanh lá cây vào năm 2030.

    Tại sao thế giới không thể tạo ra nhiều hydro xanh hơn ngay bây giờ?

    Có hai trở ngại cản trở việc tạo ra hydro xanh, ngày nay chiếm chưa đến 1% sản lượng hydro của thế giới. Đầu tiên là chế tạo máy điện phân để lấy hydro từ nước.

    Máy điện phân, phá vỡ các phân tử nước thành hydro và oxy, đang được chế tạo với tốc độ kỷ lục. Theo IEA, số lượng cài đặt đã tăng gấp ba lần từ năm 2020 đến năm 2021, nhưng đang bắt đầu từ một cơ sở rất thấp và còn lâu mới đạt được các mục tiêu về khí hậu.

    Một số rào cản kìm hãm ngành công nghiệp, bao gồm nguồn cung cấp iridi và bạch kim thiếu hụt. Những kim loại đắt tiền này được sử dụng làm chất xúc tác cho phản ứng hóa học trong một loại máy điện phân phổ biến.

    Neethu Varghese, một nhà nghiên cứu hydro tại Đại học Genoa ở Ý, cho biết:

    Nếu chi phí đó giảm xuống, tổng chi phí sẽ giảm xuống.

    Nhưng các chuyên gia nói rằng quy mô của thách thức là khó nắm bắt. Ngay cả khi công suất điện phân phát triển nhanh như năng lượng gió và mặt trời — câu chuyện thành công lớn nhất của quá trình chuyển đổi năng lượng — hydro xanh sẽ chỉ chiếm chưa đến 1% nhu cầu năng lượng cuối cùng trên toàn cầu vào năm 2035, theo một nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature trong tháng Chín.

    Tuy nhiên, các nhà khoa học đã tìm thấy các công nghệ phát triển nhanh hơn năng lượng tái tạo — với sự hỗ trợ phù hợp. Mỹ sản xuất máy bay chiến đấu với tốc độ chưa từng có trong Thế chiến II. Pháp đổ tiền công vào ngành công nghiệp hạt nhân của mình vào những năm 1970. Và Trung Quốc đã phối hợp xây dựng mạng lưới đường sắt cao tốc lớn nhất thế giới trong một thập kỷ.

    Các tác giả nhận thấy bằng cách thực hiện một cách tiếp cận “khẩn cấp” đối với hydro xanh, các nhà hoạch định chính sách có thể thu hẹp khoảng cách giữa cung và cầu.

    Thiếu hụt năng lượng tái tạo

    Rào cản thứ hai là chi phí và tính sẵn có của năng lượng tái tạo có thể cung cấp năng lượng sạch cho quy trình.

    Ở nhiều vùng, hydro xanh đã có thể cạnh tranh 

    Theo IEA, kể từ khi Nga xâm chiếm Ukraine, giá khí đốt tăng vọt.

    Tuy nhiên, việc xây dựng đủ tua-bin gió và tấm pin mặt trời để tạo ra hydro xanh là điều khó khăn. Các ước tính khác nhau về mức độ cần thiết vào năm 2050.

    Gniewomir Flis, một nhà tư vấn công nghệ sạch độc lập, cho biết:

    Nhưng để khử cacbon điện và có hydro sạch có nghĩa là tăng gấp 15-20 lần thế hệ tái tạo ngày nay.

    Ông nói thêm rằng có ba điểm nghẽn lớn. Đầu tiên là nguyên liệu thô và nhà máy để chế tạo phần cứng như cánh tua-bin và tấm pin mặt trời. Sau đó, có sự phản đối của địa phương và các quy tắc làm chậm quá trình lập kế hoạch. Và cuối cùng là giá năng lượng cao, làm tăng chi phí xây dựng phần cứng cần thiết và khiến việc vay vốn trở nên khó khăn hơn.

    Cứu cánh cho khí hóa thạch

    Bằng cách đặt cược vào hydro xanh để làm sạch các bộ phận của nền kinh tế, các nhà phê bình cho rằng các nhà hoạch định chính sách có nguy cơ khóa chặt nhiên liệu hóa thạch.

    Tại Đức, các chính trị gia đã phê duyệt các đường ống dẫn khí đốt hóa thạch và xây dựng các kho cảng khí đốt tự nhiên hóa lỏng (LNG), cho biết chúng hiện “sẵn sàng cung cấp hydro”. Tuy nhiên, các thiết bị đầu cuối LNG sẽ cần được thay thế và các đường ống có thể sẽ cần được trang bị thêm để vận chuyển hydro, Flis cho biết.

    Flis cho biết: “Thật không chính xác khi mô tả một thiết bị đầu cuối LNG là hydro đã sẵn sàng,” ông nói thêm rằng việc chuyển đổi một thiết bị đầu cuối sang nhập khẩu hydro khó đến mức khó có thể xảy ra.

    Những vấn đề tương tự có thể xảy ra trong các lĩnh vực khác. Nếu nguồn cung cấp hydro xanh không đủ, các nhà sản xuất thép không sử dụng lò đốt than sẽ đốt khí hóa thạch để thay thế.

    Vaitea Cowan, Giám đốc điều hành của nhà sản xuất máy điện phân Enapter, cho biết các nhà hoạch định chính sách cần “xác định rõ ràng hydro tái tạo là gì” để giúp ngành thu hút vốn. Cô ấy cũng cần “ngừng trợ cấp cho nhiên liệu hóa thạch,” cô ấy nói thêm.

    Zalo
    Hotline