Khi hydro xanh phải đối mặt với rào cản về chi phí và khả năng mở rộng, các mỏ hydro tự nhiên có thể cung cấp giải pháp năng lượng sạch hơn, rẻ hơn và bền vững hơn.
Trong Tuần lễ Khí hậu New York năm ngoái, tôi đã hỏi giám đốc công nghệ của một công ty nhiên liệu điện tử về việc cần làm gì để giảm đáng kể chi phí nhiên liệu điện hóa lỏng (PtL), vốn có thể đắt hơn từ 5 đến 7 lần so với nhiên liệu Jet A chạy bằng nhiên liệu hóa thạch. Câu trả lời của ông rất thẳng thắn: "Hãy cung cấp cho tôi nguồn hydro sạch, giá rẻ, tôi sẽ cung cấp cho bạn một sản phẩm có giá cả cạnh tranh".
Tuyên bố đó nêu bật một trong những thách thức cấp bách nhất trong quá trình chuyển đổi năng lượng sạch: chi phí cao của hydro xanh.
Vấn đề này đã trở nên nghiêm trọng đến mức Fatih Birol, người đứng đầu Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), gần đây đã cảnh báo rằng bong bóng hydro xanh đang có nguy cơ vỡ, khi chỉ có 7% dự án hydro xanh theo kế hoạch dự kiến sẽ đi vào hoạt động trước năm 2030.
Trong một cuộc phỏng vấn với Sustainability in the Air, Viacheslav Zgonnik, một chuyên gia hàng đầu về thăm dò hydro với hơn một thập kỷ kinh nghiệm, đã đồng tình với quan điểm của CTO e-fuels. "Chi phí (nhiên liệu) về cơ bản là chi phí hydro", ông giải thích. "Bởi vì bạn cần hydro và bạn cần một nguồn carbon".
Zgonnik, người trước đây quản lý Natural Hydrogen Energy – công ty đứng sau giếng khai thác hydro đầu tiên ở Nebraska – tin rằng giải pháp không nằm ở việc sản xuất hydro mà là khai thác trực tiếp từ các thành tạo địa chất.
Zgonnik coi hydro tự nhiên là chìa khóa để mở ra nguồn năng lượng sạch, giá cả phải chăng. Nguồn tài nguyên tự nhiên này có thể cách mạng hóa bối cảnh năng lượng bằng cách cung cấp một giải pháp thay thế bền vững, chi phí thấp cho các phương pháp sản xuất hydro truyền thống.
Hình ảnh qua KNFind
Lời hứa của hydro trắng
Ngành công nghiệp hydro phân loại các phương pháp sản xuất hydro theo màu sắc, mỗi màu đại diện cho các tác động môi trường và nguồn năng lượng khác nhau.
-
Hydro xám , dạng phổ biến nhất và rẻ nhất, được sản xuất từ khí thiên nhiên thông qua quá trình chuyển hóa khí mê-tan bằng hơi nước (SMR) nhưng thải ra đáng kể CO2.
-
Hydro xanh sử dụng cùng một quy trình như hydro xám nhưng kết hợp thu giữ và lưu trữ carbon (CCS) để giảm lượng khí thải.
-
Hydro xanh , được sản xuất thông qua quá trình điện phân nước sử dụng năng lượng tái tạo, là loại sạch nhất. Nó được ca ngợi là con dao đa năng của Quân đội Thụy Sĩ trong quá trình chuyển đổi năng lượng, có khả năng chuyển đổi các ngành công nghiệp từ hàng không sang sản xuất thép. Tuy nhiên, nó rất đắt - hơn 5 đô la một kg - gấp năm lần so với loại 'xám'.
Hydro xanh đã khiến những người chỉ trích đặt câu hỏi liệu năng lượng tái tạo cần thiết có thể được triển khai tốt nhất ở nơi khác hay không. Ví dụ, theo ông chủ Lufthansa Carsten Spohr, hãng hàng không của ông sẽ tiêu thụ một nửa lượng điện của Đức nếu sử dụng nhiên liệu làm từ hydro xanh.
Bây giờ, một màu mới đang hòa vào cầu vồng hydro: hydro trắng . Hydro tự nhiên này, được tìm thấy trong các mỏ ngầm, có thể biến đổi bối cảnh năng lượng.
"Tự nhiên có nghĩa là bạn không cần phải sản xuất nó. Nếu bạn không cần phải sản xuất nó, bạn không cần phải tốn năng lượng. Chi phí duy nhất về năng lượng hoặc tiền bạc là để chiết xuất hydro này từ lớp vỏ Trái đất", Zgonnik lập luận.
Zgonnik và ngày càng nhiều người ủng hộ tin rằng hydro trắng là một giải pháp thay thế hấp dẫn cho loại hydro xanh. Người ta cũng tin rằng nó rất dồi dào. Các nhà nghiên cứu từ Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ ước tính rằng có đủ hydro bị mắc kẹt dưới lòng đất để đáp ứng nhu cầu năng lượng của thế giới trong 200 năm.
Dự án thí điểm Bourakebougou ở Mali, thông qua Hydroma
Quy mô tiềm năng đã được chứng minh. Ở Mali, ngôi làng Bourakebougou đã được cung cấp năng lượng bằng hydro tự nhiên kể từ năm 2012, sử dụng khí được phát hiện tình cờ trong quá trình khoan giếng nước. Ở Pháp, các nhà địa chất gần đây đã phát hiện ra thứ có thể là mỏ lớn nhất được biết đến cho đến nay – có khả năng chứa 250 triệu tấn hydro gần như tinh khiết.
Việc tìm kiếm nguồn tài nguyên này không phải là mới, và Zgonnik đã phát hiện ra nghiên cứu về hydro tự nhiên được thực hiện ở Liên Xô cũ. “Quay trở lại thời Liên Xô, các nhà nghiên cứu thường xuyên tìm kiếm hydro hơn vì có một giả thuyết về dầu phi sinh học, rất phổ biến”, Zgonnik giải thích.
Lý thuyết này cho rằng dầu có thể hình thành thông qua các quá trình phi sinh học, chỉ cần hydro và carbon. Mặc dù giả thuyết dầu phi sinh học vẫn còn gây tranh cãi và chưa được chứng minh, nhưng nó đã thúc đẩy sự quan tâm đáng kể đến việc thăm dò hydro, đặt nền tảng cho các cuộc điều tra ngày nay về các mỏ hydro tự nhiên.
Zgonnik cho biết các nhà khoa học Liên Xô đã phát hiện ra nhiều mỏ hydro trên khắp Đông Âu và Bắc Á nhờ những nỗ lực này. Tuy nhiên, sự quan tâm đã giảm dần vì các ngành công nghiệp chưa sẵn sàng. "Ngày nay, chúng ta có pin nhiên liệu, mục tiêu khí hậu cần đạt được, mục tiêu năng lượng sạch... vì vậy ngành công nghiệp đã sẵn sàng chấp nhận hydro này", Zgonnik cho biết.
Zgonnik tin rằng hydro trắng có thể được chiết xuất với giá khoảng 1 đô la một kg - một mức giá đột phá có thể giúp nhiên liệu hàng không tổng hợp có khả năng cạnh tranh với nhiên liệu hóa thạch truyền thống.
Ông kỳ vọng rằng hydro trắng sẽ có giá thành thậm chí còn thấp hơn hydro xám vì một nửa chi phí hydro xám là chi phí của quy trình SMR. Nửa còn lại là chi phí của khí đốt tự nhiên. Ông giải thích rằng “Với hydro tự nhiên, bạn cần phải thăm dò, khoan, khai thác, tinh chế và truyền tải – nhưng bạn không cần phải thực hiện SMR”. Sự khác biệt này làm nổi bật hiệu quả tiềm năng.
Ngoài chi phí và lợi ích về môi trường, hydro trắng còn nổi bật vì hiệu quả sử dụng đất. Không giống như các trang trại năng lượng mặt trời hoặc gió, có thể trải dài hàng trăm mẫu Anh, việc khai thác hydro tự nhiên chỉ cần một diện tích nhỏ để khoan và khai thác.
Zgonnik khẳng định: “Hydro tự nhiên là một trong những nguồn năng lượng tái tạo hiệu quả nhất về mặt đất vì diện tích bề mặt cần thiết để sản xuất một đơn vị năng lượng ít hơn từ 10 đến 1.000 lần so với các nguồn năng lượng tái tạo khác”.
Điều này cũng làm cho nó trở thành một giải pháp lý tưởng cho các quốc gia đang phải đối mặt với hạn chế về đất đai hoặc những quốc gia muốn giảm thiểu sự gián đoạn môi trường sống và bảo tồn hệ sinh thái. Ngoài ra, ngành công nghiệp có thể sử dụng chuyên môn và thiết bị khoan dầu khí hiện có, tạo ra một lối thoát khả thi cho ngành công nghiệp dầu mỏ, nơi các nguồn tài nguyên của ngành này có thể được chuyển hướng khỏi nhiên liệu hóa thạch.
Hình ảnh qua Đại học California
Từ lời hứa đến hiện thực: những rào cản phía trước
Trong khi hydro tự nhiên có triển vọng to lớn, một số người lại kêu gọi thận trọng. Trong CleanTechnica, Michael Barnard lập luận rằng sự nhiệt tình đối với hydro trắng có thể là quá sớm, đặt câu hỏi về cả quy mô của các khám phá và tính thực tế của việc khai thác. Một rào cản lớn là hydro nổi tiếng là khó lưu trữ và vận chuyển - mật độ thấp và bản chất khuếch tán cao của nó khiến việc di chuyển trên những khoảng cách xa trở nên tốn kém.
Zgonnik đề xuất một giải pháp thực tế cho những thách thức phân phối này: thay vì vận chuyển hydro đến nguồn carbon, giải pháp rẻ nhất có thể là đồng định vị. Điều này có nghĩa là thiết lập các cơ sở sản xuất nhiên liệu điện tử trực tiếp tại các địa điểm khai thác hydro, giảm thiểu chi phí vận chuyển trong khi vẫn sản xuất ra các sản phẩm cuối có giá trị như nhiên liệu hàng không bền vững.
Theo Zgonnik, khuôn khổ pháp lý là một trở ngại khác, khi chỉ một số ít quốc gia – chẳng hạn như Pháp, Kosovo và Ba Lan – cấp giấy phép thăm dò cụ thể cho hydro tự nhiên. Ông nhấn mạnh rằng các quốc gia khác phải nhanh chóng điều chỉnh các quy định của mình để thu hút đầu tư và đẩy nhanh nỗ lực thăm dò. "Những quốc gia hành động nhanh sẽ dẫn đầu cuộc đua; những quốc gia chậm trễ sẽ bỏ lỡ", ông cảnh báo.
Trong khi đó, những người hoài nghi như Stuart Haszeldine, một nhà địa chất tại Đại học Edinburgh, lập luận rằng bản chất rò rỉ vốn có của hydro khiến sự tích tụ trên quy mô lớn là không thể. Được trích dẫn trong Yale360, ông nói, "Hydro rất rò rỉ. Nó rò rỉ gần như nhanh như tốc độ nó được tạo ra, và chắc chắn trong suốt thời gian địa chất, nó không tích tụ ở mức độ lớn". Tuy nhiên, những người ủng hộ như Zgonnik lại có quan điểm khác, lưu ý rằng vì hydro liên tục được tạo ra và rò rỉ lên bề mặt một cách tự nhiên, chúng ta nên thu giữ những dòng chảy này trước khi chúng bị mất.
Kỷ nguyên mới cho năng lượng sạch?
Trong khi nhiều dự án hydro xanh truyền thống đang phải vật lộn với chi phí cao và thách thức về tính khả thi, hydro tự nhiên đang nổi lên như một giải pháp thay thế hấp dẫn đối với những người ủng hộ.
Một trong những người lãnh đạo phong trào này là Zgonnik, người hiện đang đứng đầu HyReveal, một công ty khởi nghiệp công nghệ sâu của Pháp mà ông thành lập vào năm 2024. Công ty đang phát triển các công cụ chuyên dụng được thiết kế để giúp các nhà thám hiểm định vị và mô tả các mỏ hydro hiệu quả hơn. Mục đích là thúc đẩy tỷ lệ thành công của các nỗ lực thăm dò và đẩy nhanh sự phát triển của ngành công nghiệp hydro tự nhiên, mở đường cho một tương lai năng lượng bền vững và tiết kiệm chi phí hơn.
Chia sẻ:
