Hydrogen xanh: Nhiên liệu của tương lai có 'tiềm năng lớn' nhưng là một điểm mù đáng lo ngại, các nhà khoa học cảnh báo - Euronews
Các nhà khoa học cảnh báo hydro xanh: Nhiên liệu của tương lai có 'tiềm năng lớn' nhưng là một điểm mù đáng lo ngại - Euronews
Được sản xuất độc quyền với năng lượng tái tạo, hydro xanh đang nổi lên như một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn cho nhiên liệu hóa thạch gây ô nhiễm. Tuy nhiên, loại nhiên liệu được quảng cáo nhiều trong tương lai này có thể có một cạm bẫy.
Một số nhà khoa học cho biết việc thiếu dữ liệu về rò rỉ và tác hại tiềm ẩn mà chúng có thể gây ra là một điểm mù đối với ngành công nghiệp non trẻ.
Ít nhất bốn nghiên cứu được công bố trong năm nay cho biết hydro mất lợi thế về môi trường khi thấm vào bầu khí quyển. Điều này là do nó làm giảm nồng độ của các phân tử phá hủy khí nhà kính đã có ở đó, có khả năng góp phần vào sự nóng lên toàn cầu.
Nếu thậm chí 10% bị rò rỉ trong quá trình sản xuất, vận chuyển, lưu trữ hoặc sử dụng, lợi ích của việc sử dụng hydro xanh so với nhiên liệu hóa thạch sẽ bị xóa sổ hoàn toàn, hai nhà khoa học nói với Reuters.
Họ nói rằng việc thiếu công nghệ để theo dõi rò rỉ hydro có nghĩa là có khoảng trống về dữ liệu và cần có thêm nghiên cứu để tính toán tác động ròng của nó đối với sự nóng lên toàn cầu trước khi đưa ra quyết định đầu tư cuối cùng.
Tuy nhiên, các chính phủ và các công ty năng lượng đang đặt cược lớn vào hydro xanh.
Ở Châu Âu, tình trạng siết chặt năng lượng do cuộc xâm lược của Nga vào Ukraine đang buộc các chính phủ phải tìm kiếm các nguồn năng lượng thay thế - và giá khí đốt tăng đột biến đã khiến hydro xanh có vẻ hợp túi tiền hơn nhiều.
Liên minh châu Âu đã phê duyệt khoản trợ cấp 5,2 tỷ euro cho các dự án hydro xanh vào tháng 9. Trong khi đó, Hoa Kỳ đã bao gồm hàng tỷ đô la tín dụng thuế hydro xanh trong Đạo luật giảm lạm phát của mình.
Chúng ta đã sẵn sàng chuyển sang hydro xanh chưa?
Các nghiên cứu về nguy cơ rò rỉ làm suy yếu lợi ích khí hậu của hydro xanh đã được xuất bản bởi Đại học Columbia, Quỹ Bảo vệ Môi trường, các trường đại học Cambridge và Reading, và Công ty tư vấn Frazer-Nash.
Anne-Sophie Corbeau, Đại học Columbia cho biết:
Chúng tôi cần các thiết bị tốt hơn nhiều để đo rò rỉ và chúng tôi cần quy định thực sự thực thi việc đo rò rỉ.
“Chúng tôi cần dữ liệu tốt hơn nhiều. Anne-Sophie Corbeau, một nhà nghiên cứu tại Trung tâm Chính sách Năng lượng Toàn cầu của Đại học Columbia, cho biết: “Chúng tôi cần các thiết bị tốt hơn nhiều để đo mức rò rỉ và chúng tôi cần quy định thực sự thực thi việc đo mức rò rỉ”.
Người ta ước tính rằng tỷ lệ rò rỉ có thể lên tới 5,6% vào năm 2050 khi hydro được sử dụng rộng rãi hơn.
Viện nghiên cứu khí hậu CICERO của Na Uy cũng đang thực hiện một nghiên cứu kéo dài ba năm rưỡi, dự kiến kết thúc vào tháng 6 năm 2024, về tác động của khí thải hydro. Maria Sand, người đứng đầu cuộc nghiên cứu, nói rằng có một lỗ hổng lớn trong khoa học.
Maria Sand, nói:
Chúng ta cần biết về những rò rỉ, chúng ta cần một số câu trả lời… Hydro có tiềm năng lớn, chúng ta chỉ cần biết thêm trước khi thực hiện chuyển đổi lớn.
Rò rỉ hydro phổ biến như thế nào?
Hydro đã không được giám sát rò rỉ trong quá khứ và hầu hết khí không mùi được sử dụng hiện nay được tạo ra ở nơi nó được tiêu thụ – nhưng có kế hoạch dẫn đường ống và vận chuyển nó đi xa.
Ngành nhiên liệu hóa thạch hy vọng rằng hyđrô cuối cùng có thể di chuyển qua cơ sở hạ tầng hiện có, chẳng hạn như đường ống dẫn khí đốt và nhà ga xuất nhập khẩu khí đốt tự nhiên hóa lỏng.
Khoảng 1 phần trăm khí đốt tự nhiên – phần lớn là mê-tan – di chuyển qua các cơ sở hạ tầng ở châu Âu bị rò rỉ. Tuy nhiên, tỷ lệ cao hơn ở một số quốc gia bao gồm cả Nga, theo các nhà phân tích và hình ảnh vệ tinh rò rỉ.
Sand nói: “Có rất nhiều điều chúng ta chưa biết về hydro. “Chúng tôi vẫn chưa biết liệu chúng tôi có thể cho rằng nó sẽ hoạt động giống như khí mê-tan hay không.”
Kết quả thử nghiệm ban đầu trong các đường ống tại địa điểm nghiên cứu Spadeadam của DNV ở miền bắc nước Anh cho thấy rằng hydro rò rỉ ở cùng vị trí và tỷ lệ như khí đốt tự nhiên. Tuy nhiên, các công ty làm việc trong các dự án hydro xanh nói rằng cần phải giám sát cẩn thận.
Các nhà khoa học và nhà phân tích nói rằng vì các phân tử hydro nhỏ hơn và nhẹ hơn nhiều so với các phân tử trong khí mê-tan nên chúng khó chứa hơn.
Khi hydro đi vào đường ống, nó có thể làm suy yếu các ống kim loại, dẫn đến nứt. Hydro cũng dễ nổ hơn nhiều so với khí tự nhiên có thể gây ra các vấn đề về an toàn.
Các nhà khoa học cho biết mặc dù khả năng rò rỉ hydro dự kiến sẽ không ở quy mô có thể làm hỏng tất cả các kế hoạch hydro xanh, nhưng bất kỳ sự rò rỉ nào cũng sẽ làm xói mòn lợi ích khí hậu của nó.
Hydro xanh so với hydro xám
Hydro, một loại khí rất dễ cháy, có thể lưu trữ và cung cấp năng lượng, là nguyên tố đơn giản và phong phú nhất trên Trái đất, nhưng nó thường không tồn tại ở dạng tự do và phải được chiết xuất từ các hợp chất chứa nó, chẳng hạn như nước, than đá, khí tự nhiên hoặc sinh khối.
Việc sản xuất hydro được sử dụng từ lâu trong các nhà máy lọc dầu, nhà máy hóa chất và ngành phân bón dựa vào khí đốt tự nhiên hoặc than đá, trong các quy trình thải ra một lượng lớn carbon dioxide. Đây là loại hydro dựa trên hóa thạch thường được gọi là hydro 'xám'.
Các chuyên gia trong ngành ước tính rằng gần 95% sản lượng hydro hiện đang sử dụng nhiên liệu hóa thạch và nó tạo ra lượng khí CO2 bằng lượng khí thải của Vương quốc Anh và Indonesia cộng lại.
Ngược lại, hydro 'xanh' được tạo ra bằng cách sử dụng năng lượng tái tạo để tách nước thành hai thành phần – nước và oxy – thông qua quá trình điện phân mà không tạo ra khí nhà kính.
Loại hydro 'sạch' này có thể thay thế nhiên liệu hóa thạch trong các lĩnh vực không dễ dàng chuyển sang sử dụng điện, chẳng hạn như sản xuất thép hoặc vận tải hạng nặng.
Điểm hấp dẫn chính của việc sử dụng hydro làm nhiên liệu là sản phẩm phụ chính là hơi nước, cùng với một lượng nhỏ oxit nitơ, khiến nó ít gây ô nhiễm hơn nhiều so với nhiên liệu hóa thạch – giả sử nó không rò rỉ ra ngoài.
Rò rỉ là một trong nhiều vấn đề cản trở việc sử dụng hydro xanh, bên cạnh chi phí cao, mối lo ngại về an toàn và nhu cầu đầu tư đủ năng lượng tái tạo để tạo ra nó, cũng như cơ sở hạ tầng để lưu trữ và vận chuyển khí không màu.
Làm thế nào có thể đánh giá rủi ro rò rỉ hydro?
Vào tháng 12 năm 2022, Brussels đã kêu gọi nộp đơn xin tài trợ cho nghiên cứu sâu hơn về những rủi ro liên quan đến việc triển khai hydro trên quy mô lớn. Nó yêu cầu nghiên cứu chỉ ra cách hydro có thể làm giảm sự nóng lên toàn cầu bằng cách thay thế nhiên liệu hóa thạch, cũng như cách nó có thể góp phần vào sự nóng lên toàn cầu trong trường hợp rò rỉ.
Trong khi đó, nghiên cứu của Quỹ Bảo vệ Môi trường kêu gọi các chính phủ và doanh nghiệp thu thập dữ liệu về tỷ lệ rò rỉ hydro trước, sau đó xác định nơi có rủi ro cao nhất và cách giảm thiểu rủi ro trước khi xây dựng cơ sở hạ tầng cần thiết.
Báo cáo của Frazer-Nash cũng nêu rõ các biện pháp ngăn chặn rò rỉ hydro cần được tính đến như thế nào để cho phép giảm chi phí trả trước và bảo trì lớn hơn.
Richard Lowes, cộng sự cấp cao tại nhóm chuyên gia tư vấn Dự án Hỗ trợ Quy định, cho biết:
Chúng ta càng biết nhiều về cách sản xuất nó theo cách bền vững cũng như quy định và quản lý cần thiết thì chi phí càng cao và do đó hạn chế việc sử dụng trừ khi không có giải pháp thay thế.
Các dự án hydro đang gia tăng trên toàn cầu
Dữ liệu của Cơ quan Năng lượng Quốc tế cho thấy gần 300 dự án hydro xanh đang được xây dựng hoặc đã khởi động trên toàn thế giới, nhưng phần lớn là các nhà máy trình diễn nhỏ.
Công ty lớn nhất là ở Trung Quốc, nơi Tập đoàn Năng lượng Bảo Phong Ninh Hạ đang sử dụng hydro xanh được sản xuất từ năng lượng mặt trời để sản xuất các sản phẩm hóa dầu như polyetylen và polypropylen.
Công ty tư vấn DNV dự báo rằng hydro xanh sẽ cần đáp ứng khoảng 12% nhu cầu năng lượng của thế giới vào năm 2050 để đạt được các mục tiêu khí hậu ở Paris. DNV cho biết, dựa trên tốc độ phát triển hiện tại và mô hình của DNV về mức độ hấp thụ trong tương lai, thế giới chỉ đang trên đà đạt khoảng 4%.
David Cebon, giáo sư kỹ thuật cơ khí tại Đại học Cambridge, cho biết 4% có thể chỉ là mức "có thể quản lý được", do lượng năng lượng tái tạo khổng lồ cần thiết để tạo ra đủ hydro xanh.
Để thay thế hydro bẩn hiện được sử dụng trong các nhà máy lọc dầu, nhà máy phân bón và hóa chất, cần phải tăng gần gấp đôi lượng điện sản xuất bởi mỗi tuabin gió và tấm pin năng lượng mặt trời trên toàn thế giới – và đó là trước khi hydro xanh được sử dụng cho bất kỳ mục đích nào khác, chẳng hạn như sản xuất thép, vận chuyển hoặc sưởi ấm , Cebon nói.
Tuy nhiên, EU đang xem xét các quy định bắt buộc sử dụng hydro xanh trong giao thông vận tải, trong khi các quốc gia như Hàn Quốc, Nhật Bản và Trung Quốc có mục tiêu cho các phương tiện chạy bằng pin nhiên liệu hydro.
Gã khổng lồ năng lượng BP, đang lên kế hoạch xây dựng nhiều dự án hydro xanh, bao gồm một cơ sở ở Anh dự kiến khởi công vào năm 2025 có tên là HyGreen Teesside, cho biết họ đang phát triển các hệ thống giám sát rò rỉ.
Felipe Arbelaez, phó chủ tịch cấp cao phụ trách thu hồi hydro và cacbon tại BP, cho biết:
Chúng tôi thực sự muốn khởi động một nỗ lực ngay bây giờ để đánh giá xem chúng tôi có thể duy trì mức độ rò rỉ trong chuỗi giá trị thấp đến mức nào và đó sẽ là điều quan trọng.
