Hydrogen xanh đang trở thành giải pháp năng lượng sạch tiềm năng trong tương lai giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và thúc đẩy phát triển bền vững. Nguồn năng lượng này hứa hẹn sẽ đóng vai trò quan trọng trong cuộc cách mạng năng lượng xanh toàn cầu. Để tìm hiểu chi tiết hơn về khái niệm, ứng dụng và lợi ích mà hydro xanh mang lại, mời bạn hãy cùng khám phá ngay trong bài viết này của Alternō nhé!
1. Hydrogen xanh là gì?
Hydrogen xanh còn được gọi là GH2, là một loại hydrogen được sản xuất từ các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, năng lượng gió và năng lượng thuỷ điện. Quá trình sản xuất này dùng điện năng để điện phân nước (H2O) thành oxygen và hydrogen. Hydro xanh được xem là nguồn năng lượng xanh bền vững bởi nó sản xuất từ các nguồn năng lượng tái tạo, không phát thải khí nhà kính và các chất ô nhiễm khác, thân thiện với môi trường.
Hydrogen xanh được xem là một trong những giải pháp tiềm năng cho vấn đề môi trường và năng lượng. Nó có thể được dùng như một nguồn năng lượng thay thế cho nguyên liệu hoá thạch, giảm thiểu lượng khí thải carbon và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành như giao thông, công nghiệp, xây dựng.
Về mặt công nghệ, hydrogen xanh được sản xuất bằng cách dùng công nghệ điện phân nước như AEM, kiềm, PEM và máy điện phân oxide rắn. Các công nghệ này hoạt động theo nguyên tắc sử dụng điện để tách phân tử nước thành oxygen và hydrogen. Hydrogen xanh còn được sản xuất để cung cấp năng lượng bằng cách tận dụng năng lượng tái tạo như gió, mặt trời.
2. Ứng dụng của hydrogen xanh
Hydro xanh thường được lưu trữ trong các thùng chứa được dẫn vào pin nhiên liệu. Nó sẽ liên kết với oxy trong không khí để tạo ra điện. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của hydrogen xanh trong các lĩnh vực như:
2.1. Công nghiệp nặng
Hydro xanh được ứng dụng trong ngành công nghiệp nặng như một dạng năng lượng phục vụ quá trình sản xuất như thép, amoniac,.. Trong quá trình sản xuất thép, hydro xanh được dùng như chất khử để loại bỏ các oxit từ quặng sắt. Amoniac là nguyên liệu quan trọng được sử dụng trong phân bón và nhiều loại hoá chất khác.
Ngoài ra, hydrogen xanh còn được dùng để tạo ra khí axetylen và oxy dùng trong cắt, hàn kim loại. Loại nhiên liệu này cũng được coi như nguồn năng lượng sạch thay thế cho nhiên liệu hoá thạch trong lò hơi công nghiệp, giúp giảm lượng khí thải nhà kính đáng kể và tác động tiêu cực đến môi trường.
2.2. Lưu trữ năng lượng
Hydrogen xanh được dùng để lưu trữ năng lượng tái tạo từ các nguồn năng lượng sạch như mặt trời, gió. Khi các nguồn năng lượng này sản xuất ra hydro xanh, chúng có thể được lưu trữ dưới dạng khí nén, chất lỏng trong các thùng chứa hoặc trong các chất hấp thụ (zeolit) và được sử dụng khi cần thiết.
Quá trình lưu trữ năng lượng GH2 vẫn đang nghiên cứu và phát triển, nhưng nó đã được sử dụng cho các phương tiện giao thông bằng nhiên liệu xanh hay hệ thống lưu trữ năng lượng quang điện. Việc sử dụng hydro xanh để lưu trữ năng lượng dư thừa, giải phóng khi cần thiết giúp ổn định lưới điện, giảm sự phụ thuộc vào các nhiên liệu hoá thạch.
2.3. Nhiên liệu sạch và tái tạo
Hydrogen xanh là loại nhiên liệu sạch có thể tái tạo bởi nó được sản xuất từ quá trình điện phân nước, tách phần tử oxy và hydro mà không thải ra khí nhà kính. Oxy được giải phóng vào không khí còn khí hydro được dùng làm nhiên liệu hoặc tái tạo thành hydro xanh. Quá trình này vừa giúp tiết kiệm tài nguyên, giảm chất thải ô nhiễm môi trường vừa thân thiện với môi trường.
2.4. Trong sinh hoạt
Hydro xanh trong đời sống hàng ngày được sản xuất từ nhựa tái chế, tạo ra các sản phẩm như tủ kệ, bàn ghế, đồ chơi trẻ em, vật dụng gia đình, góp phần giảm thiểu rác thải nhựa. GH2 có khả năng chịu lực và độ bền cao nên nó còn được ứng dụng trong các môi trường có độ ẩm cao, nhiệt độ thay đổi thất thường và khả năng chống cháy cao.
2.5. Giao thông vận tải
Hydro xanh đang dần trở thành một giải pháp quan trọng trong ngành giao thông vận tải nhờ khả năng thay thế các nguồn năng lượng hoá thạch và giảm phát thải nhà kính. Các phương tiện sử dụng nhiên liệu hydro xanh chỉ thải ra nước, làm giảm tác động tiêu cực đáng kể đến môi trường. Bên cạnh đó, hydrogen xanh còn có tiềm năng ứng dụng trong các phương tiện giao thông công cộng, như xe buýt và tàu điện, mang lại hiệu quả năng lượng cao và giảm tắc nghẽn giao thông.
Năng lượng xanh mang lại nhiều lợi ích cho giao thông vận tải nhưng chi phí sản xuất, lưu trữ cao với các trạm nạp hạn chế. Để giải quyết rào cản này, cần giảm chi phí sản xuất và cải tiến công nghệ và có các ưu đãi thuế, chính sách hỗ trợ.
2.6. Trong nông nghiệp
Ngoài những ứng dụng trên, hydro xanh còn được dùng để sản xuất phân bón xanh, thay thế cho phân bón truyền thống. Phân bón xanh giúp cải thiện chất lượng của đất, tăng năng suất cây trồng, đồng thời giảm ô nhiễm môi trường. Hơn nữa, hydrogen xanh có thể khử muối trong nước biển, cung cấp nước cho các vùng bị khô cằn.
3. Lợi ích của hydrogen xanh mang lại
Hydrogen xanh nhiều lợi ích lớn đối với môi trường và ngành công nghiệp như:
- Nhiên liệu sạch và bền vững: Hydro xanh là nguyền tài nguyên thiên nhiên có khả năng tái tạo, không tạo ra khí thải carbon và không gây ra tác động tiêu cực tới môi trường trong quá trình đốt cháy hoặc sản xuất.
- Lưu trữ trong thời gian dài: Hydrogen xanh có thể được nén và lưu trữ dễ dàng ở các bể chứa trong thời gian dài, có thể sử dụng linh hoạt vào nhiều thời điểm, mục đích khác nhau.
- Vận chuyển: Nguồn nhiên liệu này nhẹ nên các bình chứa hydro nén nên xử lý dễ dàng hơn so với pin lithium, giúp việc vận chuyển thuận tiện hơn.
- Ứng dụng đa dạng: Hydro xanh có thể chuyển thành khí tổng hợp hoặc điện, từ đó ứng dụng cho nhiều mục đích như trong công nghiệp, thương mại và di động.
4. Rào cản của hydrogen xanh
Mặc dù hydrogen xanh mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn có một số rào cản đáng kể trong việc triển khai và phát triển rộng rãi công nghệ này. Các rào cản chính bao gồm:
- Chi phí sản xuất cao: Chi phí đầu tư sản xuất hydrogen xanh tốn khá nhiều, thông qua quá trình điện phân, nên việc khai thác hydro ngày càng đắt và giá thành cạnh tranh hơn.
- Tiêu thụ năng lượng lớn: Việc sản xuất hydrogen xanh yêu cầu năng lượng cao so với các loại nhiên liệu khác.
- Vấn đề an toàn: Hydro là nguyên tố dễ bay hơi và dễ cháy nên cần đưa ra các biện pháp an toàn nghiêm ngặt để hạn chế nguy cơ cháy nổ và tránh rò rỉ ra bên ngoài.
5. Giải pháp lưu trữ năng lượng hiệu quả
Quá trình sản xuất hydro bằng phương pháp điện phân nước, sử dụng điện năng và lại được tạo ra từ các tuabin khí chạy bằng hydro hoặc quá trình điện hoá. Do đó, hydro sản xuất từ năng lượng tái tạo được xem như là một dạng năng lượng lưu trữ, có thể dùng vào ban đêm hoặc không có gió, vận chuyển đến các khu vực cần nguồn năng lượng lớn hoặc cung cấp cho phương tiện giao thông. Vì vậy, phát triển hydrogen xanh không chỉ góp phần thúc đẩy sự phát triển năng lượng tái tạo mà còn đẩy nhanh quá trình chuyển dịch năng lượng và nền kinh tế không carbon.
Việc kết hợp các nhà máy năng lượng bền vững như điện gió, mặt trời với cơ sở sản xuất hydro xanh bằng điện phân cùng nhà máy điện dùng tuabin khí chạy bằng hydro hoặc dùng pin nhiên liệu để tạo thành hệ thống năng lượng tích khí – điện. Đây cũng là giải pháp tận dụng nguồn năng lượng tái tạo và hydro đóng vai trò hệ thống lưu trữ năng lượng.
6. Tiềm năng và cơ hội khi dùng hydrogen xanh ở Việt Nam
Từ kết quả nghiên cứu từ Viện Năng lượng của Bộ Công Thương Việt Nam cho thấy nhu cầu sử dụng hydro xanh trong các ngành kinh tế rất lớn. Tuy nhiên, công nghệ sản xuất và ứng của hydrogen xanh chưa thực sự hoàn thiện và còn nhiều không gian để phát triển. Vì vậy, nhu cầu thay đổi theo sự phát triển của công nghệ lưu trữ, sản xuất, sử dụng và phân phối,…
Theo phó Trưởng đại diện thường trú UNDP tại Việt Nam Patrick Haverman cho rằng hydro xanh sản xuất từ điện phân nước trên thế giới chỉ đóng 0.03% sản lượng hydro năm 2020. Chính vì vậy, việc cải tiến công nghệ điện phân và chi phí năng lượng tái tạo thấp giúp cho giá của hydro xanh cạnh tranh hơn vào năm 2030 tới.
Việt Nam cũng đã đang nỗ lực thực hiện các giải pháp nhằm đạt cam kết Net Zero vào năm 2050 theo như COP 26. Bên cạnh đó, Việt Nam cũng đã công bố Đối tác chuyển dịch năng lượng công bằng với 15,5 tỷ USD cùng liên minh các đối tác quốc tế (JETP).
Hydrogen xanh là nguồn nhiên liệu đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu khí carbon và hỗ trợ quá trình chuyển đổi sang nền kinh tế không carbon. Bài viết trên đây của Alternō đã chia sẻ thông tin chi tiết về khái niệm, lợi ích, ứng dụng của hydrogen xanh hiện nay.
English
