Tuần trước tại Triển lãm Điện tử Tiêu dùng lớn ở Las Vegas, một số công ty đã giới thiệu hydro như một ngôi sao nhiên liệu thay thế trong tương lai. Điều đó có thể hơi ngạc nhiên khi một số tiêu đề đã tuyên bố rằng khí hydro đã ngừng hoạt động vào cuối mùa thu năm ngoái. Hiện tại, ngành công nghiệp này dường như đang tập trung thời gian và tiền bạc vào năng lượng pin-điện; tốt nhất là hydro có cảm giác cách xa dòng chính nhiều năm ánh sáng.
Một số nhà sản xuất ô tô đã nghiên cứu về hydro, bao gồm cả Toyota với Mirai vận hành êm ái và Nexo của Hyundai. Audi, Honda, BMW và những hãng khác cũng đã khám phá nó. Bất chấp những thách thức của nó, một số công ty đã đưa ra gợi ý hoặc cam kết hoàn toàn về việc phát triển lựa chọn nhiên liệu này.
Cam kết của chính quyền hiện tại đối với năng lượng sạch đã đẩy nhanh quá trình này; vào tháng 10, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã công bố khoản đầu tư trị giá 7 tỷ USD để khởi động bảy trung tâm hydro sạch trong khu vực tập trung vào sản xuất hydro sạch, chi phí thấp. Các trung tâm này có vị trí chiến lược tập trung trên khắp đất nước, chạm tới các khu vực được ưu tiên cao ở Tây Bắc Thái Bình Dương, miền trung Hoa Kỳ, Trung Tây, Bờ Đông, Appalachia, miền nam California và Bờ Vịnh Texas.
Honda đang nỗ lực hết mình
Mùa thu năm ngoái, phó chủ tịch điều hành của Honda Motor Company Shinji Aoyama nói với PopSci rằng có sự cân bằng mong manh giữa cung và cầu hydro, và hiện tại khả năng chi trả là một thách thức đối với người tiêu dùng. Trung bình, hydro có giá từ 13 đến 16 USD mỗi kg, tương đương với 2 gallon nhiên liệu. Hiện tại, giá trung bình toàn quốc cho khí có chỉ số octan 87 (theo AAA) là khoảng 3 USD/gallon, có nghĩa là chi phí bơm khí hydro vẫn cao hơn gấp đôi.
Điều đó không ngăn cản nhà sản xuất ô tô Nhật Bản, hãng cho biết bản thân năng lượng mặt trời và năng lượng gió không ổn định vì chúng dễ bị ảnh hưởng bởi tính thời vụ và điều kiện thời tiết. Bằng cách sử dụng năng lượng tái tạo để tạo ra hydro, nó sẽ trở thành một chu trình xanh hơn.
Giám đốc điều hành Honda (và cựu chiến binh Honda 30 năm) Arata Ichinose cho biết: “Để đảm bảo sử dụng ổn định năng lượng tái tạo, chúng tôi cần một phương tiện lưu trữ điện có thể hấp thụ tác động của những biến động trong quá trình sản xuất điện”. “Đây là nơi hydro thể hiện tiềm năng cao như một chất mang năng lượng.”
Honda đã xác nhận năng lượng hydro vào giữa những năm 90, cam kết dành thời gian và tiền bạc để nghiên cứu các khả năng. Công ty đã tung ra chiếc xe chạy bằng pin nhiên liệu EV (FCEV) đầu tiên trên thế giới vào năm 2002, cải tiến nó qua các lần lặp lại tiếp theo như chiếc sedan Clarity năm chỗ. Ngay cả sau khi Clarity ngừng sản xuất, Honda đã xây dựng một trạm năng lượng pin nhiên liệu từ pin nhiên liệu được sử dụng trong những chiếc sedan Clarity đã thuê trước đó, cung cấp năng lượng dự phòng khẩn cấp cho trung tâm dữ liệu của công ty ở California. Và chúng vẫn chưa kết thúc: vào năm 2024, thương hiệu này sẽ tung ra một chiếc FCEV hoàn toàn mới dựa trên mẫu crossover CR-V.
Tăng cường cơ sở hạ tầng hydro
Trong khi xe điện tiếp tục là trọng tâm chính trong tương lai của ngành công nghiệp ô tô, thì các tài xế Mỹ vẫn tiếp tục lo ngại về cơ sở hạ tầng sạc công cộng. Con số này tăng gấp đôi (hoặc gấp 10, thậm chí gấp 100 lần) đối với phương tiện chạy bằng hydro, vì các trạm sạc hydro không tồn tại bên ngoài California. (Nghĩa là ngoài một nhà ga cô đơn ở Hawaii.)
Chính phủ liên bang đã thực hiện một số bước tiến nhằm giảm thiểu vấn đề đó vào tuần trước, khi công bố khoản tài trợ trị giá 623 triệu USD dành cho các trạm sạc pin-điện và pin nhiên liệu hydro. Khoảng 11%, tương đương 70 triệu USD, được dành cho Hội đồng Chính phủ Bắc Trung Bộ Texas để xây dựng 5 trạm tiếp nhiên liệu hydro. Những cơ sở này nhằm mục đích củng cố hành lang vận tải đường bộ hạng nặng giữa Texas và miền nam California và thúc đẩy trao đổi kinh doanh.
Công ty xe tải và năng lượng Nikola cũng đã giới thiệu một trong những chiếc xe tải chạy bằng pin hydro đầu tiên của mình tại CES vào tuần trước. (Những nỗ lực chạy hoàn toàn bằng điện trước đây của công ty đã gặp khó khăn sau những tuyên bố phóng đại của một CEO đã từ chức.) Giờ đây, công ty cho biết xe tải của họ có thể đạt được quãng đường lên tới 500 dặm và đầy nhiên liệu trong 20 phút. Năm ngoái, Nikola đã chuyển trụ sở sản xuất của mình cách Cypress, California 350 dặm đến một thị trấn phía nam Phoenix, Arizona. Trong cả hai trường hợp, số dặm không tăng lên, đặt ra câu hỏi: Làm thế nào một chiếc xe tải có thể đi từ đây đến đó mà không cần cơ sở hạ tầng thu phí?
Trong trường hợp của Nikola, những chiếc xe tải đang đóng gói nhiên liệu để đi. Các đơn vị tiếp nhiên liệu di động đã được huy động để vận chuyển năng lượng cần thiết với kế hoạch hỗ trợ tới 30 xe tải mỗi ngày. Trong khi đó, Nikola đang hợp tác với Voltera (một công ty xây dựng cơ sở hạ tầng xe điện) để mở sáu trạm hydro hạng nặng ở California nhờ giải thưởng trị giá 42 triệu đô la từ Ủy ban Giao thông Vận tải California.
Công ty Bosch của Đức tin rằng năng lượng hydro là cần thiết cho một tương lai không có khí hậu và họ đang đầu tư 2,6 tỷ USD để phát triển và sản xuất hydro. Và nó đang đặt cược lớn, vì kế hoạch đã nêu của Bosch là tạo ra doanh thu khoảng 5,3 tỷ USD nhờ công nghệ hydro vào năm 2030.
Những thách thức về pin nhiên liệu hydro
Văn phòng Hiệu quả Năng lượng và Năng lượng Tái tạo Hoa Kỳ mô tả hydro là nhiên liệu sạch không phát thải, chỉ tạo ra nước như một sản phẩm phụ. Mặc dù bề ngoài thì điều đó nghe có vẻ lý tưởng nhưng hydro lại đặt ra những thách thức riêng, đặc biệt là liên quan đến sản xuất và lưu trữ.
Nhiên liệu hydro có thể được sản xuất thông qua một số quy trình, bao gồm phản ứng nhiệt, điện phân, năng lượng mặt trời, năng lượng gió và phản ứng sinh học. Hầu hết các trung tâm pin nhiên liệu hydro trước đây đều được cung cấp năng lượng bằng khí tự nhiên, điều này không tương đương với năng lượng xanh. Sử dụng khí mê-tan để tách các phân tử được sử dụng rộng rãi nhưng nó có nguy cơ rò rỉ nghiêm trọng, có thể gây hại nhiều hơn là có lợi. Các phương pháp sử dụng năng lượng tái tạo (năng lượng gió và năng lượng mặt trời) là phương pháp xanh nhất nhưng lại là một trong những lựa chọn tốn kém nhất.
Emre Gençer là nhà khoa học nghiên cứu chính tại Sáng kiến Năng lượng của Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), và ông cho biết trong số bốn loại đó, chỉ có hai loại có thể được sử dụng rộng rãi với chi phí hợp lý. Một trong số đó là sử dụng điện phân nước chạy bằng điện từ năng lượng tái tạo hoặc năng lượng hạt nhân, và Bosch có kế hoạch thúc đẩy con đường đó.
Ngày nay, Bosch đang phát triển mạnh mẽ các bộ phận dành cho máy điện phân, sử dụng phương pháp điện phân (sử dụng dòng điện trực tiếp để tạo ra phản ứng hóa học) để tách nước thành hydro và oxy. Khi được sử dụng kết hợp với năng lượng gió hoặc năng lượng mặt trời, chu trình này sẽ tạo ra một chu trình xanh hơn về tổng thể. Công ty cho biết họ “tin tưởng chắc chắn vào hydro như một loại nhiên liệu trong tương lai” và đang nỗ lực phát triển cả pin nhiên liệu cố định và di động.
Tiếp theo, khoa học sẽ phải giải quyết câu hỏi hóc búa về lưu trữ hydro. Hydro có mật độ thấp và phải được lưu trữ ở áp suất cao để nén đến thể tích có thể sử dụng được, đồng thời nó cũng yêu cầu nhiệt độ cực thấp. Mặc dù khía cạnh này vẫn còn đang được phát triển nhưng các nhà sản xuất ô tô không hề chờ đợi, đặc biệt là với nguồn tài trợ của chính phủ hỗ trợ cơ sở hạ tầng. Pin thể rắn vẫn đang được cân nhắc và Toyota gần đây đã xác nhận rằng họ đang tiến hành kế hoạch sớm tung ra thị trường các loại xe sử dụng loại nguồn năng lượng này. Vào thời điểm này năm sau, những công nghệ này có thể tiên tiến hơn đáng kể.
