Hydro thường được coi là liều thuốc chữa bách bệnh cho các hoạt động khử cacbon, từ sản xuất điện đến vận tải. Thực tế phức tạp hơn, như Cố vấn cấp cao của ANGEA Neil Theobald viết trong số ra tháng 10 của Nhật ký năng lượng - chuyên mục hàng tháng của ông về các vấn đề chính trong quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu.
Làm rõ sự khác biệt giữa nguồn năng lượng và chất mang năng lượng là điều quan trọng trong cuộc thảo luận về quá trình chuyển đổi. Các nguồn năng lượng cung cấp năng lượng mà không cần dựa vào một dạng năng lượng nào khác để tạo ra chúng.
Ví dụ về các nguồn năng lượng là nhiên liệu hóa thạch và ánh sáng mặt trời thúc đẩy sản xuất năng lượng mặt trời, gió và thủy điện. Phản ứng phân hạch và nhiệt hạch hạt nhân cũng là nguồn năng lượng chính. Các chất mang năng lượng bao gồm điện, hydro, amoniac, pin và hệ thống lưu trữ thủy điện được bơm. Tất nhiên, về mặt kỹ thuật, nhiên liệu hóa thạch cũng là chất mang năng lượng vì chúng mang năng lượng từ ánh sáng mặt trời thời tiền sử, nhưng để đơn giản, chúng có thể được coi là nguồn chính trong môi trường hiện tại của chúng ta.
Bất kỳ phân tích nào về các phương án chuyển đổi năng lượng đều phải quay trở lại nguồn năng lượng sơ cấp để hiểu liệu các phương án đó có khả thi hay thậm chí là mong muốn hay không. Ví dụ, trong xe điện, nguồn điện là một phần quan trọng trong quá trình đánh giá, cùng với các yêu cầu về cơ sở hạ tầng để truyền tải điện và khí thải trong quá trình sản xuất xe và pin. Chỉ bằng cách đánh giá lượng phát thải của toàn bộ chuỗi sản xuất và sử dụng thì mới có thể đánh giá được tính hiệu quả. Nếu điện vẫn được tạo ra từ than có lượng phát thải cao thì tác động chính của xe điện sẽ là chuyển khí thải từ phương tiện đến nhà máy điện. Điều này có thể là mong muốn đối với chất lượng không khí đô thị nhưng có tác động hạn chế hơn nhiều đến lượng khí thải tổng thể.
Sự nhầm lẫn giữa nguồn năng lượng và chất mang năng lượng dường như phổ biến nhất khi thảo luận về hydro. Chúng ta có thường xuyên nghe những câu chuyện rằng việc “điền vào chỗ trống” chạy bằng hydro sẽ làm thay đổi nền kinh tế của chúng ta và giảm lượng khí thải không? Câu hỏi đầu tiên phải là hydro sẽ đến từ đâu. Hydro ở dạng khí rất hiếm trên Trái đất và hầu hết sản lượng hiện nay đều đến từ hydrocarbon như một phần của quy trình công nghiệp. Hydro cũng có thể được sản xuất từ nước thông qua điện phân. Sự đa dạng của các nguồn này đã dẫn đến việc phân loại hydro theo màu sắc để giải thích các mức phát thải khí nhà kính khác nhau - ví dụ, hydro xanh được sản xuất từ năng lượng tái tạo, hydro xám thường từ khí tự nhiên và hydro xanh từ khí tự nhiên nhưng được lưu trữ dưới lòng đất lượng khí thải carbon dioxide (thu giữ và lưu trữ carbon).
Thật không may, hydro không phải là chất mang năng lượng thân thiện với người dùng. Là một loại khí, nó có hàm lượng năng lượng cao theo khối lượng nhưng mật độ thấp có nghĩa là nó chỉ mang được một phần ba năng lượng của khí tự nhiên trên một mét khối. Việc tăng mật độ của nó về mặt vật lý có thể liên quan đến việc lưu trữ ở áp suất cao, làm tăng chi phí và độ phức tạp của thiết bị. Một cách khác để tăng mật độ là hóa lỏng đông lạnh, nhưng đối với hydro, điều này đòi hỏi phải làm mát đến nhiệt độ -253°C so với -162°C đối với khí tự nhiên (LNG), một lần nữa làm tăng thêm độ phức tạp và chi phí. Trong khi các cuộc trình diễn hạn chế về vận chuyển hydro hóa lỏng đã được thực hiện, tính khả thi của việc xuất khẩu hydro hóa lỏng quy mô lớn để thay thế xuất khẩu khí đốt tự nhiên hóa lỏng hiện có là thấp.
Nhưng có nhiều cách khác để vận chuyển hydro. Nó có thể được sử dụng để sản xuất amoniac, chất có sản lượng toàn cầu hiện nay là 180 triệu tấn mỗi năm, chủ yếu để chuyển đổi thành phân bón. Amoniac được vận chuyển ở quy mô lớn dưới dạng chất lỏng trong các bình chứa đã tồn tại. Công nghệ phát điện bằng tua-bin khí sử dụng nhiên liệu amoniac đang phát triển nhanh chóng với khả năng đốt 100% amoniac vào giữa thập kỷ này. Đối với việc sản xuất điện bằng nồi hơi, tiềm năng đồng đốt 20% amoniac sẽ được chứng minh trong vài năm tới và 50% có thể xảy ra vào đầu thập kỷ tới. Điều này có khả năng hỗ trợ đáng kể các nỗ lực khử cacbon trong sản xuất điện, đặc biệt là ở châu Á, nơi nhiều nền kinh tế vẫn phụ thuộc vào than và việc chuyển đổi khí đốt vẫn là một quá trình đang diễn ra.
Vì vậy, amoniac là một lựa chọn vận chuyển hydro đường dài hiện có và được hiểu rõ. Nhưng còn việc sản xuất hydro thì sao? Trong khi về lâu dài, hydro xanh từ năng lượng tái tạo và máy điện phân dự kiến sẽ có hiệu quả kinh tế, thì trong trung hạn, với vai trò là giải pháp bắc cầu, hydro xanh là giải pháp hấp dẫn nhất. Các công nghệ sản xuất hydro/amoniac màu xanh lam và thu giữ CO2 liên quan và lưu trữ nó dưới lòng đất đã tồn tại và được chứng minh, đồng thời chi phí dự kiến sẽ thấp hơn đáng kể so với hydro xanh trong một thời gian.
Một số người có thể phản đối hydro/amoniac xanh vì nó giúp mở rộng sản xuất nhiên liệu hóa thạch, tuy nhiên, với việc lưu trữ phần lớn CO2 được tạo ra, nó mang lại một cách thực tế để khử cacbon đáng kể trong sản xuất điện bằng công nghệ hiện có phần lớn hoặc ở giai đoạn tiên tiến của sự phát triển.
Quá trình chuyển đổi năng lượng đầy thách thức đến mức đòi hỏi phải theo đuổi tất cả các lựa chọn công nghệ, bao gồm cả những lựa chọn kết nối với một tương lai dài hạn dựa trên năng lượng tái tạo.
Neil Theobald có hơn 40 năm kinh nghiệm trong ngành dầu khí, trong đó có 17 năm làm việc tại Chevron, nơi ông giữ chức Phó Chủ tịch, Global LNG, Gas Supply & Trading. Ông là Cố vấn cấp cao của ANGEA kể từ năm 2021.
ANGEA là hiệp hội ngành đại diện cho các nhà sản xuất LNG và khí đốt tự nhiên, người mua, nhà cung cấp và công ty năng lượng ở APAC. Có trụ sở tại Singapore, công ty hợp tác với các chính phủ và xã hội trong khu vực để cung cấp các giải pháp năng lượng an toàn và đáng tin cậy nhằm đạt được các mục tiêu kinh tế, an ninh năng lượng, xã hội và môi trường quốc gia cũng như đáp ứng các mục tiêu về khí hậu toàn cầu.
