Các nhà nghiên cứu tại Viện Paul Scherrer PSI đã phân tích những khu vực nào trên thế giới có thể sản xuất hydro hiệu quả nhất về mặt chi phí để xây dựng nền kinh tế dựa trên nguồn năng lượng thay thế này thay vì các nguồn năng lượng thay thế dựa trên nhiên liệu hóa thạch.
Tổng quan đồ họa về phương pháp luận. Tín dụng: Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-51251-7
Một trong những phát hiện của họ là việc chỉ đơn giản thay thế nhiên liệu hóa thạch bằng điện và hydro sẽ không chấm dứt được lượng khí thải nhà kính. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications.
Thụy Sĩ đặt mục tiêu trở thành quốc gia trung hòa khí hậu vào năm 2050. Điều này có nghĩa là từ năm nay trở đi, không có khí nhà kính bổ sung ròng nào được thải vào khí quyển để làm chậm quá trình biến đổi khí hậu. Việc điện khí hóa giao thông, công nghiệp và hộ gia đình, đồng thời chuyển sang các nguồn điện tái tạo, chẳng hạn như thủy điện, năng lượng gió và năng lượng mặt trời, là một trong những nền tảng chính để đạt được mục tiêu này.
Tuy nhiên, điện không thể được sử dụng ở mọi nơi như một nguồn năng lượng—đối với các ứng dụng cụ thể, mật độ lưu trữ năng lượng của nó là không đủ. Khi nhu cầu cao hơn cần được đáp ứng, hydro cần phải tăng cường. Ví dụ, hàng không, nông nghiệp và ngành công nghiệp thép đại diện cho các ứng dụng có thể giảm đáng kể tác động của chúng đến khí hậu bằng cách sử dụng hydro—đôi khi được chuyển đổi thêm để sản xuất phân bón hoặc hydrocarbon tổng hợp.
Các nhà nghiên cứu, do tác giả chính Tom Terlouw và trưởng dự án Christian Bauer từ Phòng thí nghiệm Phân tích Hệ thống Năng lượng tại PSI dẫn đầu, đã thu thập dữ liệu và dự báo về địa lý và kinh tế để mô tả sự phát triển của nền kinh tế hydro trong bốn kịch bản khác nhau.
Tùy thuộc vào kịch bản, họ dự đoán rằng nhu cầu về hydro sẽ nằm trong khoảng từ 111 đến 614 megaton mỗi năm vào năm 2050. Trong kịch bản đầu tiên, thế giới vẫn tiếp tục kinh doanh như thường lệ, vẫn dựa vào nhiên liệu hóa thạch. Trong kịch bản thứ tư và lạc quan nhất, thế giới áp dụng các biện pháp bảo vệ khí hậu nghiêm ngặt và có thể đạt được mục tiêu 1,5 độ. Hiện tại, khoảng 90 megaton hydro được sản xuất trên toàn thế giới mỗi năm.
Nơi nào có đủ không gian cho quá trình điện phân?
Hydro có thể được sản xuất bằng nhiều quy trình khác nhau. Quá trình chuyển đổi khí mêtan bằng hơi nước, trong đó nguyên tố này được chiết xuất từ khí thiên nhiên, dầu hoặc than—tức là nhiên liệu hóa thạch—trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao, hiện là phương pháp chủ đạo. Các kịch bản lạc quan hơn cho rằng các máy điện phân PEM sẽ ngày càng được sử dụng thay thế.
Các thiết bị này sử dụng điện và màng điện phân polymer để phân tách nước thành hydro và oxy. Nếu chỉ sử dụng điện xanh từ các nguồn tái tạo, quy trình này có thể chạy mà không cần nhiên liệu hóa thạch. Nó tạo ra ít hơn tới 90% khí nhà kính so với quá trình cải tạo khí mê-tan bằng hơi nước.
Tuy nhiên, câu hỏi chính là hydro nên được sản xuất bằng công nghệ này ở những nơi nào trên thế giới. "Chúng tôi chủ yếu áp dụng các tiêu chí kinh tế", Terlouw nói, "nói cách khác, chúng tôi xem xét nơi nào sản xuất sẽ rẻ nhất".
Hai yếu tố được chứng minh là quyết định: nhu cầu lớn về điện xanh cần thiết cho quá trình điện phân có thể được đáp ứng hiệu quả nhất ở đâu—nhờ vào sự phong phú của các nguồn năng lượng thay thế, chẳng hạn như gió và mặt trời? Và ở đâu có đủ đất thích hợp để xây dựng các cơ sở sản xuất cần thiết?
Canada là lý tưởng, Thụy Sĩ thì không lý tưởng
Ví dụ, phần lớn Canada đã trở thành một trong những khu vực tốt nhất cho sản xuất hydro trong tương lai. "Có rất nhiều không gian mở có nhiều gió và do đó lý tưởng để lắp đặt tua-bin gió", Terlouw nói.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
