Nhật Bản hướng tới hydrogen xanh với chi phí điện bằng 0 nhờ tối ưu pin lưu trữ và điện phân
14/05/2026
Annie Nguyễn
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Tokyo vừa công bố bước tiến quan trọng trong sản xuất hydrogen xanh, khi giảm chi phí điện dùng cho điện phân nước xuống 0 yên/Nm³ hoặc thấp hơn, mở ra mô hình sản xuất hydrogen có thể sinh lợi ngay trong quá trình vận hành.
Nhóm nghiên cứu do Giáo sư Tatsuoki Kono dẫn đầu đã phát triển hệ thống Battery-Hydrogen Energy Management System (BHS), kết hợp pin lithium-ion, thiết bị điện phân nước PEM, cùng dự báo thời tiết chính xác cao để tối ưu thời điểm sản xuất hydrogen.
Hệ thống sẽ phân tích đồng thời:
- Giá điện theo thời gian thực
- Cường độ phát thải CO₂ của nguồn điện
- Dự báo sản lượng điện tái tạo
- Trạng thái pin lưu trữ và điện phân
Từ đó, hydrogen chỉ được sản xuất vào thời điểm điện rẻ nhất, thậm chí khi thị trường xuất hiện giá điện âm do dư thừa năng lượng tái tạo.
Một phần công nghệ này đã được ứng dụng trong dự án của Marubeni giữa Australia và Indonesia, tạo ra hydrogen đạt chuẩn chứng nhận châu Âu CertifHy với chi phí gần bằng 0.
Kết quả cho thấy hydrogen không chỉ là nhiên liệu sạch mà còn có thể trở thành công cụ hấp thụ điện dư thừa và tạo giá trị kinh tế.
Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu lưu ý chi phí công bố mới tập trung vào chi phí điện sản xuất, chưa bao gồm khấu hao đầu tư cho pin, thiết bị điện phân và hạ tầng.
Nếu được thương mại hóa rộng rãi, mô hình này có thể thay đổi hoàn toàn kinh tế hydrogen toàn cầu.
Biểu đồ trên: Giá điện thị trường (¥/kWh)
- Hiển thị biến động giá điện trong 24 giờ.
- Khu vực màu xanh lá ban ngày (khoảng 12h) là khoảng thời gian giá âm (phần tô màu nâu dưới mức 0 ¥/kWh).
- Đường cong cho thấy giá điện biến động mạnh, cao vào sáng/tối và giảm sâu (thậm chí âm) khi sản lượng điện tái tạo dồi dào.
Biểu đồ giữa: Hệ số phát thải CO₂ của điện (kg-CO₂/kWh)
- Cho thấy cường độ carbon của nguồn điện trong ngày.
- Khu vực tô màu xanh dương được ghi chú "Low Carbon Zone" (Vùng carbon thấp) – đây là khoảng thời gian điện có lượng phát thải CO₂ thấp (chủ yếu khi điện tái tạo chiếm ưu thế).
- Đường cong biến động, thấp nhất vào các giờ có nhiều năng lượng mặt trời và gió.
Phần dưới: Dự báo thời tiết & Tối ưu hóa EMS
- Trục thời gian: 0h → 12h → 24h
- Biểu tượng thời tiết:
- Sáng sớm: Tua-bin gió (điện gió)
- Giữa trưa: Mặt trời mạnh (điện mặt trời)
- Chiều: Mặt trời có mây
- Tối: Tua-bin gió trở lại
- Chiến lược tối ưu hóa (EMS = Energy Management System - Hệ thống Quản lý Năng lượng):
- Pin lưu trữ (bên trái): Sạc pin vào giai đoạn giá thấp / tái tạo dồi dào.
- Sản xuất Hydro Xanh (giữa, trong khoảng 12h giá âm / điện mặt trời cao): Sử dụng điện dư thừa từ tái tạo để sản xuất hydro xanh (Green Hydrogen).
- Pin lưu trữ (bên phải): Sạc pin trở lại vào buổi tối.
Ý nghĩa tổng thể
Sơ đồ minh họa chiến lược quản lý năng lượng tối ưu tận dụng:
- Giá điện âm trong giai đoạn sản xuất điện tái tạo dư thừa.
- Vùng carbon thấp.
- Dự báo thời tiết để quyết định thời điểm:
- Sạc pin lưu trữ
- Sản xuất hydro xanh
- Lưu trữ năng lượng
Mục tiêu: Giảm chi phí điện và giảm phát thải CO₂ bằng cách sắp xếp hợp lý các tải linh hoạt (sạc pin và sản xuất hydro) vào những khung giờ tốt nhất.
