Tại sao chúng ta không thể bỏ qua hydro xanh trong hỗn hợp năng lượng sạch
Hydro xanh: vẫn đang được phát triển.
Hình ảnh: Ai là Denilo/Unsplash
Hydro xanh không phát thải có thể là một bổ sung quan trọng cho phạm vi năng lượng sạch.
Nó khả thi để sử dụng trong một số ngành nhất định – nhưng chưa thể mở rộng để tiêu thụ đại trà.
Để tiếp thu rộng rãi hơn, nó cần những đột phá về công nghệ và phát triển cơ sở hạ tầng.
Trong lịch sử là một con ngựa đen, năng lượng hydro xanh đã nhận được sự chú ý mới của các nhà hoạch định chính sách toàn cầu và các chuyên gia năng lượng như một động lực tiềm năng của lượng khí thải ròng bằng không. Điều này phần lớn là do những tiến bộ đáng kể trong việc kích hoạt công nghệ cùng với các khoản trợ cấp của chính phủ và các chính sách công nghiệp hỗ trợ nghiên cứu và phát triển của nó (ví dụ: hơn 5 tỷ euro được Ủy ban châu Âu phê duyệt và 9,5 tỷ đô la trong Đạo luật giảm lạm phát của Hoa Kỳ).
Hydro xanh không phát thải sử dụng điện sạch từ các nguồn năng lượng tái tạo, bao gồm năng lượng mặt trời, gió, địa nhiệt và thủy điện, để tách hydro khỏi nước trong một quá trình được gọi là điện phân. Theo The Economist, nguyên tố này không phải là nguồn năng lượng chính như nhiên liệu hóa thạch, mà là chất mang năng lượng như điện. Bài báo cũng lưu ý rằng: “Không có nguồn hydro tự nhiên và phần lớn hydro được liên kết trong các phân tử như nhiên liệu hóa thạch, sinh khối và nước”.
Điểm mạnh của hydro
Nhiệt động lực học chỉ ra rằng việc tạo ra hydro từ một trong những cấu trúc phân tử này cần nhiều năng lượng đầu vào hơn so với đầu ra cuối cùng của năng lượng hydro. Do đó, các quy trình được sử dụng hiện chỉ giới hạn ở việc biến đổi hydro về mặt hóa học bằng cách sử dụng các nguyên tố khác trong bảng tuần hoàn để sản xuất thép và xi măng, nhiên liệu cho động cơ tên lửa, chất nổ và tinh chế amoniac để làm phân bón. Đó là hiệu quả chi phí cho các quy trình sản xuất và công nghiệp cụ thể đòi hỏi nhiệt độ cao hơn so với các nguồn năng lượng điện thông thường. Nói tóm lại, hydro sạch sẽ đòi hỏi những bước đột phá phi thường trong công nghệ đổi mới nếu muốn đạt được mục tiêu đã đề ra là tạo ra điện không phát thải cho đại chúng.
Điều này không phủ nhận những tiến bộ đã đạt được kể từ lần cuối cùng thế giới thử nghiệm hydro vào những năm 2000. Nguồn năng lượng xác định vị trí của nó trên bảng màu hydro. Hydro xanh được tạo ra, như chúng ta đã thấy, sử dụng năng lượng không phát thải. Chi phí sản xuất năng lượng mặt trời và gió thấp hơn hiện nay có thể cho phép mở rộng quy mô thương mại sản xuất hydro xanh và chuỗi cung ứng tương ứng của nó. Ngược lại, hydro xám, chiếm 95% lượng mà thế giới sử dụng ngày nay, sản xuất năng lượng bằng cách sử dụng nhiên liệu hóa thạch giải phóng carbon dioxide vào khí quyển. Người họ hàng gần của nó, hydro màu xanh lam, đến từ khí tự nhiên; lượng khí thải carbon của nó được cô lập dưới lòng đất bằng các phương pháp thu giữ carbon, thay vì thải vào không khí.
Kết hợp lại với nhau, chúng cung cấp các tùy chọn có thể bổ sung cho điểm mạnh và điểm yếu của các nguồn năng lượng khác, chẳng hạn như bản chất không liên tục vốn có của năng lượng mặt trời và năng lượng gió. Hydro chỉ là một trong nhiều mũi tên trong nguồn năng lượng đa dạng đang chống lại sự nóng lên toàn cầu và tăng cường thu hồi carbon.
bẫy trợ cấp
Các khoản tín dụng thuế và các chính sách công nghiệp có sẵn để thúc đẩy chi tiêu nghiên cứu và phát triển nhiên liệu sạch hơn, nhưng chặng đường cuối cùng về đích là chặng đường khó khăn nhất. Các chính sách công như vậy được thiết kế như một sự trợ giúp tạm thời để kiểm chứng một khái niệm trước khi nó được thúc đẩy bởi các thị trường cổ phần tư nhân và giảm dần các khoản trợ cấp của người đóng thuế.
Tuy nhiên, có những rủi ro liên quan đến phương pháp này. Một câu chuyện cảnh báo về việc đầu tư vào năng lượng xanh vì mục đích đầu tư được minh họa bởi công ty sản xuất tấm năng lượng mặt trời thất bại của Hoa Kỳ Solyndra. Công ty đã thu được 535 triệu đô la bảo lãnh khoản vay liên bang từ khi thành lập vào năm 2005 cho đến khi phá sản vào năm 2011. Năm 2010, Solyndra đưa “Fab 2” trực tuyến, một cơ sở sản xuất tiên tiến trị giá 733 triệu đô la ở Fremont, California được tài trợ bởi các bảo lãnh cho vay liên bang này ngoài đầu tư tư nhân. Theo một thông cáo báo chí, công ty đã giới thiệu kế hoạch tuyển dụng 1.000 người và sản xuất các tấm pin mặt trời với công suất sản xuất hàng năm là 500 megawatt mỗi năm. Phá sản cho thấy sự yếu kém của những lời hứa này và cơ sở mới đã đóng cửa. Một báo cáo năm 2015 của Bộ Năng lượng đã trích dẫn rằng thông tin không chính xác do Solyndra cung cấp đã “làm suy yếu nỗ lực của bộ trong việc quản lý quy trình bảo lãnh khoản vay”.
Để tránh tình trạng này với nguồn tài trợ dành cho phát triển hydro xanh, điều quan trọng đối với các cơ quan quản lý và người nhận tài trợ là phải có các thước đo thành công và trách nhiệm giải trình minh bạch trong suốt quá trình phát triển công nghệ mới này.
Thực trạng năng lượng sạch
Như đã đề cập trước đó, hydro xanh hiện đang phải đối mặt với các định luật hóa học và vật lý bất biến đòi hỏi những đột phá công nghệ lớn. Tương tự như các nguồn năng lượng sạch khác, nó thiếu cơ sở hạ tầng giao thông vận tải (bao gồm cả đường ống) và mạng lưới chuỗi cung ứng trưởng thành để sản xuất và cung cấp điện nối lưới.
máy điện phân ít tốn kém hơn. Hiện tại, lưu trữ và vận chuyển đường dài là chi phí cao. Nhanh chóng mở rộng quy mô sản xuất của nó là một thách thức khác. Các quy tắc, quy định và tiêu chuẩn quản lý sản xuất, vận chuyển và sử dụng cần phải được luật hóa để mở đường. Thông tin xác thực “sạch” của năng lượng xanh phải được xác định và phân loại rõ ràng để đảm bảo các khoản tín dụng thuế không tự đánh mất và thực sự ít carbon hơn. Các cơ quan quản lý phải giám sát chặt chẽ việc tẩy rửa xanh và buộc các công ty tiết lộ lượng khí thải trong vòng đời của họ.
Đa dạng hóa danh mục năng lượng của chúng ta đối với hydro sạch cũng có thể lấn át đầu tư cho các ứng dụng tái tạo hiệu quả hơn. Điều này có thể dẫn đến thế tiến thoái lưỡng nan của tù nhân theo tục ngữ, trong đó lợi ích cá nhân của một công ty năng lượng mặt trời và gió cạnh tranh để giành được cùng một quỹ chính phủ hạn chế giống như một công ty hydro có thể dẫn đến kết quả dưới mức tối ưu cho cả ba. Ngoài ra, hydro xanh sử dụng năng lượng gió và mặt trời từ lưới điện cũng chẳng có ý nghĩa gì – tổng cộng chỉ chiếm 11% tổng lượng điện của Hoa Kỳ, theo Kiplinger Letter – khi nó tương đối tốn kém hơn và kém hiệu quả hơn đối với người dùng thương mại và dân cư.
Bất chấp những lời chỉ trích này, chúng ta không thể bỏ qua các cơ hội khám phá hydro xanh nhờ tiềm năng giảm khí nhà kính từ khí quyển, giảm nhiệt độ toàn cầu và cải thiện chất lượng môi trường. Mặc dù là một loại khí có thể tích lớn, nhưng hydro rất nhẹ, không có carbon và giàu năng lượng; cao hơn về số lượng sau so với khí tự nhiên, khi đốt cháy trong không khí, nó không tạo ra carbon monoxide hoặc sunfat liên quan đến hydrocacbon. Tuy nhiên, tốn kém, khi được sử dụng trong pin nhiên liệu, nó tạo ra điện mà không cần đốt cháy và sản phẩm phụ duy nhất của nó là nước. Sử dụng điện phân, hydro có thể cân bằng cung và cầu trên lưới điện và phản ứng tốt hơn với các điều chỉnh theo mùa nhờ khả năng lưu trữ của nó sau khi được nén. Cũng thường bị các chiến lược gia chính sách bỏ qua là ý nghĩa địa chính trị của nó: Nó có thể vẽ lại bản đồ năng lượng, giảm bất bình đẳng thu nhập toàn cầu và tăng sự giàu có của các nhà cung cấp năng lượng hydro mới được đúc ở các nước đang phát triển như Chile, Columbia, Uruguay, Ấn Độ, Indonesia, Maroc và Namibia .
Một khi khoa học và công nghệ bắt kịp khát vọng về hydro xanh và chúng ta vượt qua quá trình thử và sai gian khổ, thì một miền đất hứa khử cacbon đang chờ đợi. Khả năng phục hồi, độ tin cậy hoạt động và vượt qua các hạn chế của chuỗi cung ứng đều quan trọng như nhau. Lịch sử kinh tế chứng minh rõ ràng sự khéo léo của con người đã luôn tìm ra cách giải quyết những gì dường như là những rào cản không thể vượt qua vào thời điểm đó. Những khám phá mà chúng ta hưởng lợi ngày nay đã từng ngủ yên trong trí tưởng tượng tập thể của chúng ta. Như Albert Einstein đã quan sát: “Bạn không thể giải quyết một vấn đề ở cùng mức độ mà nó được tạo ra. Bạn phải vượt lên trên nó để lên cấp độ tiếp theo. Đây là quỹ đạo đầy hy vọng mà chúng ta thấy ngày nay đối với hydro xanh.
