Ước tính lượng H2 rò rỉ trong quá trình sản xuất, vận chuyển, lưu trữ và sử dụng cuối cùng thay đổi gấp 100 lần
Hydro trong khí quyển có thể làm trầm trọng thêm tình trạng nóng lên toàn cầu bằng cách hoạt động như một loại khí nhà kính gián tiếp. Nhưng hiện nay có bao nhiêu H2 bị rò rỉ trong toàn bộ chuỗi giá trị - và liệu việc tăng quy mô sản xuất để thay thế nhiên liệu hóa thạch có khiến tình trạng này trở nên tồi tệ hơn không?
Theo đánh giá của các nhà nghiên cứu tại nhóm vận động môi trường Hoa Kỳ, Quỹ Bảo vệ Môi trường được công bố trên tạp chí đánh giá ngang hàng, việc thiếu dữ liệu thực tế có nghĩa là ước tính tổng lượng rò rỉ - từ sản xuất đến sử dụng cuối cùng - dao động từ 0,2% đến 20%. tạp chí Biên giới trong nghiên cứu năng lượng .
Một phần của vấn đề là hydro là một phân tử cực nhỏ có khả năng phân tán nhanh chóng từ điểm rò rỉ.
Hầu hết các cảm biến có bán trên thị trường đều được chế tạo để phát hiện nồng độ H 2 cao ở mức phần triệu, gây ra rủi ro an toàn ngay lập tức, mặc dù Quỹ Bảo vệ Môi trường đã làm việc với nhà sản xuất thiết bị Aerodyne để phát triển một cảm biến có thể phát hiện hydro ở nồng độ thấp tới 10. phần tỷ.
Việc thiếu thiết bị giám sát cho đến nay có nghĩa là những rò rỉ cực nhỏ tích tụ trong chuỗi giá trị không bao giờ được ghi lại, gây khó khăn cho việc xác định lượng hydro thoát vào khí quyển dựa trên dữ liệu thực nghiệm.
Và ước tính về rò rỉ hydro rất khác nhau tùy thuộc vào phương pháp sản xuất cũng như cách thức lưu trữ và vận chuyển.
Theo đánh giá, đối với sản xuất, tỷ lệ phát thải ước tính nằm trong khoảng từ 0,5% đến 1,0% đối với H2 màu xám được tạo ra từ khí tự nhiên chưa suy giảm, 0,0%–1,5% đối với H2 màu xanh lam và 0,03%–9,2% đối với H2 màu xanh lá cây.
Bài báo lưu ý rằng hydro xanh dự kiến sẽ có tốc độ rò rỉ tương đối cao “do tốc độ phát thải cao hơn liên quan đến quá trình điện phân so với quá trình cải tạo khí metan bằng hơi nước và khí hóa sinh khối”.
Tuy nhiên, các nghiên cứu trước đây đã đề xuất rằng H2 xanh lam sẽ có tác động lớn hơn đến khí hậu do lượng khí thải mêtan thoát ra cao từ quá trình sản xuất khí ở thượng nguồn.
Đánh giá lưu ý rằng tỷ lệ rò rỉ hydro đối với các mục đích sử dụng cuối cùng được đề xuất phổ biến được ước tính là 0,01%–3,0% đối với sản xuất điện, 1,0%–2,3% đối với tàu và cảng và 3,0% đối với hàng không.
Trong khi đó, tỷ lệ phát thải để lưu trữ và vận chuyển hydro dưới dạng chất lỏng rất khác nhau, với mức rò rỉ dự kiến trong quá trình xử lý dao động từ 2-20%.
Ước tính lượng hóa lỏng rò rỉ từ 0,15-10%, trong khi vận chuyển H2 lỏng bằng xe tải có thể rò rỉ 2-13,2%. Và ước tính rò rỉ cho các trạm tiếp nhiên liệu lưu trữ và phân phối hydro lỏng nằm trong khoảng từ 2-15%.
Mặc dù việc lưu trữ, vận chuyển và sử dụng khí H2 cũng khác nhau nhưng ước tính trên thấp hơn nhiều so với chất lỏng.
Quá trình đánh giá ước tính tỷ lệ rò rỉ là “0,02%–5,0% đối với đường ống truyền tải, 0,0003%–5,0% đối với đường ống phân phối, 0,3%–2,3% đối với vận chuyển trên xe moóc ống đường bộ, 2,8%–6,5% đối với việc lưu trữ trên mặt đất và 0,25 %–3,0% đối với các trạm tiếp nhiên liệu xăng”.
Hydro hóa lỏng dự kiến sẽ có lượng khí thải cao hơn do bay hơi. Để duy trì trạng thái lỏng, H2 phải được giữ ở nhiệt độ âm 253°C (khoảng 20°C trên độ không tuyệt đối), nhưng các điểm nóng trong bể có thể dẫn đến sự hình thành hơi.
Mặc dù việc thông hơi theo kế hoạch bị cấm theo Thỏa thuận của Liên Hợp Quốc liên quan đến Vận chuyển Hàng hóa Nguy hiểm Quốc tế bằng Đường bộ (ADR), quy định việc vận chuyển khí công nghiệp và các hóa chất khác, nhưng việc thải H2 được cho phép như một biện pháp phòng ngừa an toàn nếu áp suất tăng lên do hơi giãn nở trong bể.
Nhưng trong khi hydro thoát ra có thể được tuần hoàn, vào một bể khác để đưa trở lại hóa lỏng hoặc làm chất làm lạnh hệ thống, thì điều này phụ thuộc vào việc liệu người dùng cuối có sẵn sàng trả chi phí bổ sung cho các quy trình này hay không và liệu H2 có cần thiết ở thời điểm đó hay không. độ tinh khiết cực cao, có thể ngăn chặn dòng chảy ngược.
Các bể chứa hydro lỏng thông thường, chẳng hạn như những bể được NASA sử dụng, được cho là mất 1-5% lượng H 2 mỗi ngày.
