Có một cuộc chiến đang diễn ra ngoài kia giữa những người ủng hộ xe điện chạy bằng pin và những người ủng hộ pin nhiên liệu hydro. Đối với những người lái xe thường xuyên đã quen với quãng đường thoải mái và thời gian tiếp nhiên liệu ngắn và thuận tiện, H2 là sự lựa chọn lý tưởng thay thế cho động cơ đốt trong chạy bằng xăng hoặc dầu diesel. Các công ty dầu khí cũng đang ưa chuộng giải pháp hydro vì nó dường như phản ánh mô hình kinh doanh của họ.
Vấn đề là EV phát triển với tốc độ nhanh hơn bất kỳ ai mong đợi trong khi công nghệ hydro lại tụt hậu. Tôi biết đó là một tuyên bố gây tranh cãi, nhưng hydro và ô tô vẫn không phải là câu chuyện tình yêu mà Toyota đã đặt cược vào thời gian lớn cách đây vài năm. Hãy xem liệu BMW có làm kinh ngạc ngành công nghiệp xe hơi với đội thử nghiệm dưới 100 chiếc iX5 Hydrogen, được triển khai cho mục đích thử nghiệm vào cuối tháng 6 hay không.
Cơ hội để điều đó xảy ra là rất mong manh, vì một báo cáo gần đây của Deloitte nổi tiếng, một trong những công ty tư vấn hàng đầu trên thế giới, cho chúng ta một cái nhìn thoáng qua về mục đích chính của hydro trong cái gọi là "thị trường hydro sạch" ."
"Sạch" không nhất thiết có nghĩa là những gì bạn nghĩ
Bạn đã đúng nếu nghĩ rằng đốt cháy hydro là một quy trình sạch. Trong ngăn xếp pin nhiên liệu, hydro phản ứng với oxy trong không khí tạo ra nước và điện. Tuy nhiên, giống như mọi người chỉ ra rằng việc sản xuất pin gây ô nhiễm, chúng ta phải tự hỏi hydro trong BMW iX5 Hydrogen đến từ đâu.
Có một số công nghệ sản xuất H2. Một số trong số chúng sử dụng nhiều carbon, trong khi một số trong số chúng sạch sẽ, ít nhiều. Ngành công nghiệp đang sử dụng mã màu để phân biệt chúng và Deloitte có một sơ đồ đẹp để mọi người hiểu tình hình.
Ảnh: Deloitte
Công nghệ trung tính carbon:
- Hydro xanh được sản xuất từ quá trình điện phân sử dụng điện tái tạo, chủ yếu từ năng lượng mặt trời và gió, vì vậy đây là công nghệ sử dụng ít carbon nhất và không thải ra khí thải trực tiếp
- Hydro trắng dùng để chỉ các kho dự trữ hydro tự nhiên, có thể được chiết xuất từ việc khoan các giếng ngầm
- Hydro màu hồng được sản xuất thông qua quá trình điện phân nước sử dụng năng lượng hạt nhân, vì vậy đây là một quá trình trung hòa carbon.
Các công nghệ giảm phát thải khí mê-tan, giảm thiểu carbon:
- Hydro màu xanh lam bổ sung cho hydro màu xám bằng công nghệ thu hồi và lưu trữ carbon (CCS). Tuy nhiên, công nghệ này sẽ khó đạt được tính trung hòa carbon trong thời gian dài do lượng khí thải còn lại và khí mê-tan ở thượng nguồn
- Hydro màu ngọc lam có thể được sản xuất thông qua quá trình nhiệt phân khí tự nhiên và tránh phát thải carbon trực tiếp. Đó là một công nghệ đắt tiền hơn nhiều so với các giải pháp thay thế và phải đối phó với lượng khí thải mêtan ở thượng nguồn.
Công nghệ sử dụng nhiều carbon:
- Hydro xám dựa vào quá trình tái tạo khí tự nhiên (thông qua quá trình tái tạo mêtan bằng hơi nước, tái tạo khí mêtan tự động nhiệt hoặc cải cách làm nóng khí mêtan), công nghệ được áp dụng rộng rãi nhất hiện nay. Lượng khí thải carbon liên quan đến SMR (9kgCO2/kgH2) và lượng khí thải mêtan ngược dòng do cung cấp khí tự nhiên làm cho hydro xám trở thành một quy trình phát thải nhiều
- Hydro đen hoặc nâu đề cập đến quá trình khí hóa than đá, công nghệ gây ô nhiễm nhất, với 20 kgCO2/kgH2 khí thải được thải ra trong quá trình này.
Bây giờ chúng ta đã có ý tưởng về cách tạo nguồn hydro sạch, đã đến lúc phải thừa nhận rằng gần như toàn bộ quá trình sản xuất công nghiệp hydro hiện đang dựa vào các công nghệ sử dụng nhiều carbon như khí hóa than và cải cách khí tự nhiên.
Vì vậy, thật không may, đội lái thử BMW iX5 Hydrogen và tất cả các loại ô tô hydro khác đang sử dụng ngày nay có thể bị đổ lỗi cho tình trạng ô nhiễm liên quan, ngay cả khi chúng không gây ô nhiễm khi sử dụng. Vui nhộn hay không thì đó cũng là lời buộc tội mà những người gièm pha xe điện sử dụng đối với ô tô điện chạy bằng pin… Nhưng bây giờ, chúng ta hãy quay lại ý nghĩa của Deloitte về "hydro sạch".
Hydro xanh lục và xanh dương có thể là tương lai
Trong báo cáo mới nhất, " Hydro xanh: Cung cấp năng lượng cho con đường tiến tới con số 0. Triển vọng hydro xanh toàn cầu năm 2023 của Deloitte ", các nhà phân tích kết luận rằng hydro xanh và hydro xanh lam là những công nghệ tốt nhất mà ngành nên ưu tiên để đạt được sự trung lập về khí hậu vào năm 2050. Do đó, màu xanh lá cây và hydro màu xanh lam được coi là hỗn hợp hoàn hảo cho cái gọi là hydro sạch.
Tính toán của Deloitte cho thấy vào năm 2050, ngành công nghiệp sẽ sản xuất ít nhất 600 MtH2eq (triệu tấn H2 tương đương). Nói một cách dễ hiểu, hiệu quả có thể là giảm khoảng 85 GtCO2eq (tương đương giga tấn CO2), một giá trị cao hơn gấp đôi lượng khí thải CO2 vào năm 2021. Nhưng chỉ khi hydro sạch sẽ thay thế việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch trong công nghiệp và các công nghệ sử dụng nhiều carbon để tìm nguồn cung ứng hydro.
Nhân tiện, đã có rất nhiều cuộc tranh luận về việc sử dụng hydro trong ngành công nghiệp xe hơi, nhưng báo cáo của Deloitte có thể chứng minh rằng nhiều người đã sai. Trên thực tế, hydro quan trọng hơn nhiều đối với các ngành công nghiệp và lĩnh vực khác, và trong một hệ thống năng lượng trung hòa với khí hậu, mục đích sử dụng chính sẽ là những mục đích trong sơ đồ sau.
Ảnh: Deloitte
Deloitte dự báo vào năm 2050, ngành công nghiệp sẽ chiếm 42% tổng nhu cầu hydro sạch, tiếp theo là vận tải với 36%. Phần còn lại chủ yếu dùng để sản xuất điện và một lượng nhỏ dùng để sưởi ấm các tòa nhà.
Bây giờ vấn đề là: nhu cầu vận chuyển sẽ rất nghiêm ngặt. Vì vận chuyển hàng hóa hạng nặng , hàng không và vận chuyển sẽ khó, nếu không muốn nói là không thể, để điện khí hóa ở quy mô lớn, chúng được cho là sẽ tiêu thụ phần lớn lượng hydro được sản xuất cho ngành vận tải.
Điều này có nghĩa là ngành công nghiệp ô tô sẽ phải chủ yếu dựa vào điện khí hóa – và tôi nghĩ rằng cuộc đua giành các nhà máy sản xuất pin và hàng loạt mẫu xe điện mới là điều dễ hiểu về vấn đề đó. Vì vậy, đừng hy vọng rằng đội xe BMW iX5 Hydrogen sẽ sớm phát triển.
Có một lý do mạnh mẽ khác: dựa trên danh sách các dự án hydro sạch được công bố trên toàn thế giới, Deloitte gợi ý rằng vào năm 2030, năng lực sản xuất tập thể của họ sẽ chỉ chiếm 44 MtH2eq, gần bằng một phần tư nhu cầu dự kiến là 170 MtH2q vào cuối thập kỷ này . Nói một cách đơn giản, khả năng cao là hydro sạch sẽ không đáp ứng đủ nhu cầu.
Hydro sạch cực kỳ đắt đỏ
Bởi vì lượng khí thải carbon khổng lồ của ngành nhiên liệu hóa thạch không được tính đến một cách chính xác và giá cả không bao gồm các tác động ngoại cảnh đến môi trường nên dầu và khí đốt vẫn có giá rất phải chăng so với các công nghệ hydro sạch.
Điều này có thể khiến nhiều người ngạc nhiên, nhưng bạn nên biết rằng, vào năm 2022, đầu tư trên thế giới vào các cơ sở sản xuất nhiên liệu hóa thạch là khoảng 417 tỷ USD. Thật phiến diện nếu bạn cho rằng vào tháng 7 năm 2023, nhiệt độ trung bình toàn cầu đã đạt kỷ lục mới. Thật không may, Big Oil dường như không quan tâm đến sự nóng lên toàn cầu tràn lan miễn là hoạt động kinh doanh của họ có lãi.
Để so sánh, Deloitte ước tính rằng các khoản đầu tư toàn cầu cho sản xuất hydro sạch sẽ đạt ít nhất 9,4 nghìn tỷ USD. Đó là 9.400 tỷ đô la, gấp 22 lần so với khoản đầu tư hàng năm vào sản xuất dầu khí! Đó là một lựa chọn khó khăn đối với các nhà hoạch định chính sách, chính trị gia và nhà đầu tư, đặc biệt là trong một môi trường rất nhạy cảm vì các vấn đề hậu đại dịch, địa chính trị và đủ loại vấn đề kinh tế.
Ảnh: Deloitte
Làm thế nào về sự cạnh tranh khốc liệt cho năng lượng sạch ? Deloitte dự đoán rằng một nửa số tiền đầu tư cho hydro sạch sẽ dành cho năng lượng mặt trời và năng lượng gió. Điều này đặt ra một số câu hỏi về hiệu quả vì 4,5 nghìn tỷ đô la đầu tư vào năng lượng mặt trời và gió có thể được sử dụng nhiều hơn cho ngành điện và năng lượng.
Hãy nhớ rằng ngày nay ngành công nghiệp sử dụng một lượng lớn hydro xám thải ra nhiều carbon – gần 100 MtH2eq một năm. Nó rất cần thiết trong ngành công nghiệp hóa chất để sản xuất amoniac cho phân bón, có tầm quan trọng thiết yếu đối với cây trồng và tránh cuộc khủng hoảng đói toàn cầu. Lĩnh vực sắt thép là một "khách hàng" quan trọng khác của hydro; các lĩnh vực khác trong công nghiệp và lưu trữ năng lượng dự kiến sẽ được ưu tiên so với giao thông vận tải.
Tỷ lệ cược không có lợi cho ô tô hydro
Như bạn có thể thấy, có một số vấn đề. Thứ nhất, hydro sạch đòi hỏi đầu tư lớn, và điều này ngụ ý ưu tiên các ngành quan trọng nhất – ngành công nghiệp ô tô chắc chắn không nằm trong số các ưu tiên. Thứ hai, nếu các nhà hoạch định chính sách không thể đồng ý nhanh hơn về các quyết định tốt nhất (và rất có thể là không phổ biến) đối với khuôn khổ nền kinh tế hydro, thì sẽ có nguy cơ khan hiếm hydro cao.
Hãy nhớ rằng việc hướng các khoản đầu tư công nghệ xanh, như năng lượng mặt trời và gió, vào sản xuất hydro có thể tỏ ra tồi tệ hơn so với việc sử dụng chúng cho ngành điện (và do đó là xe điện). Và chắc chắn, tất cả chúng ta đều có thể đồng ý rằng hydro nên phục vụ cho phương tiện giao thông hạng nặng ngay từ đầu chứ không phải phương tiện giao thông cá nhân.
Lần trước tôi đã kiểm tra, Deloitte không phải là một loại công ty có khả năng thấu thị. báo cáo của nó được dựa trên dữ liệu và thông tin vững chắc. Các dự báo phụ thuộc vào việc các khuyến nghị của các nhà phân tích có được thực hiện hay không. Hiện tại, có 50/50 cơ hội để nền kinh tế hydro sạch trở thành hiện thực sau những dự đoán này.
Đối với những chiếc xe hydro chạy bằng pin nhiên liệu, chẳng hạn như Toyota Mirai hay BMW iX5 Hydrogen, tôi chỉ đơn giản là không nghĩ rằng có một tương lai xán lạn. Đối mặt với những dự đoán của Deloitte, bản thân tôi dự đoán thị phần của ô tô hydro sẽ không đáng kể. Nhu cầu về hydro sạch sẽ đơn giản là quá cao trong các lĩnh vực khác quan trọng hơn.
