Tim Harper (Anh quốc, phần 1) Triển vọng thực tế của Hydro Xanh – Từ Lạc quan Kinh tế đến Giới hạn Vật lý

Tim Harper (Anh quốc, phần 1) Triển vọng thực tế của Hydro Xanh – Từ Lạc quan Kinh tế đến Giới hạn Vật lý

Tác giả: Tim Harper – Oxford, Anh, Tháng 11/2025

1. Phe lạc quan: Chi phí giảm và công nghiệp tăng tốc

Những người ủng hộ hydro xanh chỉ ra những khoản giảm chi phí đáng kể đã đạt được và sẽ tiếp tục giảm mạnh đến năm 2030. IRENA dự báo chi phí hệ thống điện phân có thể giảm 60% nhờ quy mô, tỷ lệ học hỏi và tăng kích thước mô-đun.
Nghiên cứu của Trường Kinh doanh Harvard dự đoán chi phí sản xuất hydro sạch sẽ giảm còn 1,60–1,90 USD/kg vào năm 2030, gần đạt mục tiêu 1 USD/kg của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ.

Ba yếu tố củng cố triển vọng này:

1. Điện tái tạo rẻ hơn nhiều, chiếm 70–90% chi phí sản xuất.

2. Công suất sản xuất thiết bị điện phân tăng nhanh, dự báo chi phí hệ thống chỉ còn 230–380 USD/kW vào năm 2030.

3. Đường cong học tập cho thấy chi phí giảm 3–16% mỗi khi quy mô triển khai tăng gấp đôi.

Thị trường hydro xanh toàn cầu đạt 1,69 tỷ USD năm 2024 và có thể tăng lên 62,6 tỷ USD năm 2033, tốc độ CAGR 46,9%.
Giá hiện tại dao động 3.865 USD/t (Mỹ) đến 6.260 USD/t (UAE).
Chính sách ưu đãi, đặc biệt là Đạo luật Giảm lạm phát của Hoa Kỳ (IRA), giúp chi phí thực tế có thể dưới 2 USD/kg.

Hydro được xem là thiết yếu trong thép, hóa chất, nhiên liệu hàng không và nhiệt công nghiệp cao – nơi điện khí hóa trực tiếp không khả thi.

2. Phe phản biện: Giới hạn vật lý và kinh tế cơ sở hạ tầng

Các nhà phê bình phản đối bằng lý thuyết nhiệt động lực học và chi phí thực tế.
Một nghiên cứu của Harvard đăng trên Joule gọi hydro xanh là “một chiến lược cực kỳ tốn kém để giảm phát thải”.

Mặc dù chi phí điện phân giảm, nhưng lưu trữ và phân phối chiếm phần lớn giá thành cuối cùng.
Hiệu suất năng lượng tổng thể chỉ còn 30–40% năng lượng ban đầu, trong khi pin đạt 85–95%.
Điều này có nghĩa hydro xanh cần gấp ba lần công suất điện tái tạo để cung cấp cùng một lượng năng lượng sử dụng cuối.

Ví dụ ở California: hydro tại trạm tiếp nhiên liệu có giá tương đương 16 USD/gallon xăng, gấp mười lần chi phí sản xuất.
Ngay cả khi chi phí điện phân giảm, chúng chỉ chiếm <15% chi phí cuối cùng, nên hiệu quả tổng thể không cải thiện đáng kể.

Viện Manhattan gọi mục tiêu 1 USD/kg là phi thực tế, cho rằng chi phí điện cần giảm xuống 2,36 USD/MWh – điều không khả thi.
Ngay cả ở mức giá khí đốt cao nhất, chi phí tránh phát thải CO₂ vẫn >300 USD/tấn, vượt xa cơ chế định giá carbon hiện hành.

Vấn đề cơ sở hạ tầng càng làm tình hình phức tạp: chỉ riêng 1.750 trạm hydro tại Mỹ vào năm 2035 sẽ tốn 5,2 tỷ USD, chưa tính đường ống và lưu trữ. Ngược lại, các trạm sạc pin tận dụng lưới điện có sẵn và mở rộng nhanh hơn nhiều.

3. So sánh hiện trạng công nghệ

Pin điện: đạt độ trưởng thành nhanh, giá giảm 99% sau 30 năm, mật độ năng lượng tăng 5 lần. Thị trường EV trị giá 1.330 tỷ USD (2024), dự báo 6.520 tỷ USD (2030).
Hydro xanh: vẫn ở giai đoạn thí điểm, chỉ <1% sản lượng toàn cầu. Mới có ~3.000 trạm tiếp nhiên liệu, chủ yếu ở Hàn Quốc, California và châu Âu.

4. Giao thông: Pin chiếm ưu thế, Hydro giữ ngách chiến lược

Xe chở khách và xe tải nhẹ ưu tiên pin điện nhờ hiệu suất và chi phí.
Xe tải đường dài có thể chuyển sang hydro nhờ tầm hoạt động xa và nạp nhiên liệu nhanh (3–4 phút).
Trong khi đó, hàng không và hàng hải gần như chắc chắn cần nhiên liệu tổng hợp từ hydro (SAF, e-ammonia, e-methanol).

5. Công nghiệp: Hydro là giải pháp không thể thay thế

Trong sản xuất thép, quy trình DRI bằng hydro thay thế than cốc, tạo ra nước thay vì CO₂, giảm 95% phát thải.
Ngành hóa chất (amoniac, methanol) và nhiệt công nghiệp cao cũng là mục tiêu khả thi tiếp theo.

Ngược lại, với nhiệt độ thấp (<200°C) và sưởi ấm dân dụng, điện khí hóa trực tiếp (bơm nhiệt, điện trở) vẫn hiệu quả hơn nhiều.

6. Lưu trữ năng lượng: Pin dẫn đầu, Hydro chỉ cho mùa vụ

Pin lithium-ion hiện cung cấp khả năng lưu trữ lưới điện hàng ngày với hiệu suất khứ hồi 80–90%.
Hydro chỉ phù hợp cho lưu trữ dài hạn theo mùa (hàng tuần đến hàng tháng), nhưng chi phí cao và tỷ lệ sử dụng thấp khiến khó cạnh tranh về kinh tế.

7. Kết luận: Cùng tồn tại thay vì đối đầu

Hydro xanh không thể thay thế điện khí hóa, nhưng cũng không thể thiếu trong công nghiệp nặng và vận tải xa.
Đến năm 2030:

• Pin điện là xương sống của vận tải hành khách, năng lượng dân dụng và lưu trữ lưới điện.

• Hydro là trụ cột cho công nghiệp nặng, hàng không, và vận tải biển sâu.

Chính sách hiệu quả nhất là phối hợp thay vì chọn phe – ưu tiên điện khí hóa, nhưng đầu tư có chọn lọc cho hydro ở nơi thực sự cần thiết.