04:04 07-01-2022 161 lượt xem

Hydro xanh lục so với hydro xanh lam là gì và tại sao nó lại quan trọng

Hydro xanh lục so với hydro xanh lam là gì và tại sao nó lại quan trọng

Logo Linde AG trên một chiếc xe tải chở hydro lỏng đang vận chuyển nhiên liệu tại nhà máy hydro Linde ở Leuna, Đức, vào thứ Ba, ngày 14 tháng 7 năm 2020.

Rolf Schulten | Bloomberg | những hình ảnh đẹp

Hydro là nguyên tố đơn giản nhất và là chất phong phú nhất trong vũ trụ.

Khi hydro cháy, nó tạo ra năng lượng dưới dạng nhiệt, và sản phẩm phụ duy nhất là nước. Điều đó có nghĩa là năng lượng được tạo ra từ hydro không tạo ra carbon dioxide làm nóng bầu khí quyển, khiến nó trở thành một trong nhiều nguồn năng lượng tiềm năng có thể giúp giảm lượng khí thải carbon và làm chậm quá trình ấm lên toàn cầu.

Nhưng việc tạo ra hydro và biến đổi nó thành một dạng hữu ích thì cần phải có năng lượng – và năng lượng đó không nhất thiết phải tái tạo. Quá trình đó cũng không hiệu quả và tốn kém so với các dạng năng lượng khác, có thể tái tạo hoặc không. Nhiều người chỉ trích cho rằng ngành công nghiệp hydro là một cách để các ông lớn dầu khí ngăn cản việc áp dụng các nguồn năng lượng tái tạo thuần túy như năng lượng mặt trời và gió, tạo cho họ một lớp vỏ “xanh” trong khi vẫn duy trì nhu cầu đối với các sản phẩm của họ.

Bất chấp cuộc tranh luận, các công ty cũng như chính phủ Hoa Kỳ đang thúc đẩy sự phát triển liên tục của ngành công nghiệp hydro.

John Kerry, đặc phái viên của Tổng thống về khí hậu, tại Hội nghị thượng đỉnh về bắn hydro của Bộ Năng lượng vào tháng 8 năm ngoái cho biết: “Trong các chuyến du lịch vòng quanh thế giới, tôi không thể kể tên quốc gia nào không bày tỏ sự hào hứng về hydro. “Từ Ả-rập Xê-út đến Ấn Độ, Đức đến Nhật Bản, chúng tôi đang thiết lập quan hệ đối tác hydro trên khắp thế giới để thúc đẩy công nghệ quan trọng mà mọi quốc gia đều hiểu rằng có cơ hội đóng một vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi năng lượng sạch.”

Ông Kerry cho biết hydro có thể phát triển thành một thị trường toàn cầu trị giá hàng tỷ đô la, mặc dù ông cảnh báo Trung Quốc muốn thống trị nó.

Ngày 28 tháng 8 năm 2021, Brandenburg, Prenzlau: Một bình hydro được đặt trong nhà máy điện hybrid Enertrag ở Brandenburg. Tại nhà máy điện hybrid Enertrag, hydro xanh được sản xuất từ ​​năng lượng gió và đưa vào lưới điện khí đốt.

Ảnh của Fabian Sommer / liên minh ảnh qua Getty Images

Hydro xanh lục, hydro xanh lam, v.v. là gì?

Sản xuất hydro cần năng lượng bởi vì các nguyên tử hydro không tự tồn tại – chúng hầu như luôn bị mắc kẹt với một nguyên tử khác, thường là một nguyên tố khác. (Trên trái đất, hydro đặc biệt có nhiều ở dạng nước, hay H2O.) Việc tạo ra hydro tinh khiết đòi hỏi phải phá vỡ các liên kết phân tử đó.

Trong lĩnh vực kinh doanh năng lượng, người ta gọi hydro bằng một mảng màu sắc để chỉ cách nó được tạo ra.

Một có thể tạo ra hydro là một quá trình được gọi là điện phân, khi dòng điện được truyền qua một chất để tạo ra sự thay đổi hóa học – trong trường hợp này là tách H2O thành hydro và oxy.

Hydro xanh là khi năng lượng được sử dụng để cung cấp năng lượng điện phân đến từ các nguồn tái tạo như gió, nước hoặc năng lượng mặt trời.

Hydro xanh là hydro được sản xuất từ ​​khí tự nhiên với quá trình cải tạo metan bằng hơi nước, trong đó khí tự nhiên được trộn với hơi nước rất nóng và chất xúc tác. Phản ứng hóa học xảy ra tạo ra hiđro và cacbon monoxit. Nước được thêm vào hỗn hợp đó, biến carbon monoxide thành carbon dioxide và nhiều hydro hơn. Nếu khí thải carbon dioxide sau đó được thu giữ và lưu trữ dưới lòng đất, thì quá trình này được coi là không có carbon trung tính, và hydro tạo thành được gọi là “hydro xanh”.

Nhưng có một số tranh cãi về hydro xanh vì việc sản xuất khí tự nhiên chắc chắn dẫn đến phát thải khí mê-tan từ cái gọi là rò rỉ đào tẩu, là sự rò rỉ khí mê-tan từ quá trình khoan, khai thác và vận chuyển.

Mêtan không tồn tại trong khí quyển lâu như carbon dioxide, nhưng nó mạnh hơn nhiều như một khí nhà kính. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế, trong hơn 100 năm, một tấn mêtan có thể tương đương với 28 đến 36 tấn carbon dioxide.

Hydro màu xám được tạo ra từ khí tự nhiên biến đổi như hydro xanh, nhưng không có bất kỳ nỗ lực nào để thu các sản phẩm phụ carbon dioxide.

Hydro màu hồng là hydro được tạo ra bằng phương pháp điện phân chạy bằng năng lượng hạt nhân, không tạo ra bất kỳ khí thải carbon dioxide nào. (Mặc dù năng lượng hạt nhân tạo ra chất thải phóng xạ phải được lưu trữ an toàn trong hàng nghìn năm.)

Hydro màu vàng là hydro được tạo ra bằng quá trình điện phân từ lưới năng lượng. Lượng khí thải carbon thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào các nguồn cung cấp năng lượng cho lưới điện.

Hydro ngọc lam là hydro được tạo ra từ quá trình nhiệt phân metan, hoặc tách metan thành hydro và cacbon rắn bằng nhiệt trong lò phản ứng hoặc lò cao. Hydro ngọc lam vẫn đang trong giai đoạn đầu được thương mại hóa và giá trị có ý thức về khí hậu của nó phụ thuộc vào việc cung cấp năng lượng cho quá trình nhiệt phân bằng năng lượng sạch và lưu trữ carbon vật chất.

Daryl Wilson, giám đốc điều hành của liên minh Hội đồng Hydrogen, một tổ chức gồm các CEO trong ngành, cho biết hệ thống màu sắc hơi đơn giản và cần được cập nhật và làm cụ thể hơn.

Wilson nói với CNBC: “Cách phối màu không hữu ích theo nghĩa là nó không đi đến điểm mấu chốt, đó là các thuộc tính môi trường của hydro được tạo ra. “Vấn đề quan trọng là phải có một phương pháp để theo dõi và khai báo cường độ CO² cụ thể của bất kỳ hydro nào bạn đang làm việc.”

Những người ủng hộ nói rằng hydro là linh hoạt, nhưng đắt tiền

Hydro đã là một thành phần quan trọng của các quá trình công nghiệp hóa học và trong ngành công nghiệp thép. Jake Stones tại công ty nghiên cứu thị trường Independent Commodity Intelligence Services (ICIS) cho biết việc sản xuất hydro sạch để sử dụng trong các quy trình công nghiệp đó là rất quan trọng để giảm lượng khí thải carbon.

Nhưng với tư cách là một nguồn năng lượng, lợi thế lớn của hydro là tính linh hoạt của nó theo Sunita Satyapal, người giám sát công nghệ pin nhiên liệu hydro cho Bộ Năng lượng.

Bà nói: “Nó thường được gọi là con dao năng lượng của Quân đội Thụy Sĩ.

Theo Stones, hydro sạch sẽ hữu ích trong việc khử cacbon trong các phương tiện giao thông công nghiệp hạng nặng như vận tải đường bộ, tàu thuyền công nghiệp lớn và máy bay.

Nó ít thú vị hơn đối với các phương tiện tiêu dùng nhỏ hơn, vì những chiếc xe chạy bằng pin đang được sử dụng dễ dàng hơn nhiều. Nhưng các loại xe lớn hơn yêu cầu pin lớn hơn, điều này làm tăng trọng lượng của chúng, do đó làm tăng mức sử dụng năng lượng của chúng. Hydro có thể là một cách giải quyết vấn đề hóc búa đó.

Hydro cũng có thể được sử dụng như một cách để lưu trữ năng lượng từ các nguồn tái tạo không liên tục – không phải lúc nào mặt trời cũng chiếu sáng và không phải lúc nào gió cũng thổi. Thay vào đó, các tiện ích có thể chuyển đổi năng lượng dư thừa thành hydro và sau đó sử dụng nó cho năng lượng sau này, như một giải pháp thay thế cho việc lưu trữ pin.

Stones nói với CNBC “có thể được lưu trữ dưới lòng đất trong thời gian lâu dài, giống như khí tự nhiên và theo mùa”.

Một chiếc xe chạy bằng năng lượng hydro trong quá trình tiếp nhiên liệu tại trạm tiếp nhiên liệu hydro mới mở, do Saudi Aramco điều hành, trong Trung tâm Công nghệ mới Sản phẩm hàng không ở Dhahran, Saudi Arabia, vào Chủ nhật, ngày 27 tháng 6 năm 2021. Saudi Aramco vạch ra kế hoạch đầu tư vào hydro màu xanh khi thế giới chuyển hướng khỏi các dạng năng lượng bẩn hơn, nhưng cho biết sẽ mất ít nhất đến cuối thập kỷ này trước khi thị trường toàn cầu cho nhiên liệu được phát triển.

Nhiếp ảnh gia: Maya Siddiqui / Bloomberg qua Getty Images: Bloomberg | Bloomberg | những hình ảnh đẹp

Hạn chế chính của hydro là chi phí của nó. Satyapal cho biết việc sản xuất hydro từ khí đốt tự nhiên có giá khoảng 1,50 USD / kg. Hydro sạch có giá khoảng 5 đô la một kg.

Tháng 6 năm ngoái, Bộ Năng lượng đã khởi động một chương trình mang tên Hydrogen Shot, nhằm mục đích giảm chi phí hydro sạch xuống còn 1 đô la cho một kg trong một thập kỷ.

Giảm giá hydro sạch “sẽ là một bước tiến lớn để giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu”, tỷ phú Bill Gates, người sáng lập Breakthrough Energy Ventures, cho biết tại Hội nghị thượng đỉnh về Hydrogen của Bộ Năng lượng. Ông nói: “Mục tiêu cắt giảm 80% phí bảo hiểm là một mục tiêu tuyệt vời và đầy tham vọng.

Bộ Năng lượng xem có ba con đường chính là làm thế nào để giảm chi phí hydro sạch từ khoảng $ 5 mỗi kg xuống $ 1:

  • Nâng cao hiệu suất, độ bền và khối lượng sản xuất của máy điện phân.
  • Satyapal cho biết, cải thiện quá trình nhiệt phân, tạo ra carbon rắn, không phải carbon dioxide như một sản phẩm phụ.
  • “Các con đường nâng cao”, là một chút bắt buộc cho các công nghệ thử nghiệm. Một ví dụ là phương pháp quang điện hóa (PEC), trong đó ánh sáng mặt trời và các chất bán dẫn chuyên dụng được sử dụng để phá vỡ nước thành ánh sáng mặt trời và hydro.

Những người hoài nghi nói rằng nó không hiệu quả và không thực tế

Robert W. Howarth, giáo sư sinh thái học và sinh học môi trường tại Đại học Cornell, cho biết: Trong khi hydro xanh có thể rất quan trọng để khử cacbon trong ngành công nghiệp nặng, cung cấp năng lượng cho tàu và máy bay, và có thể lưu trữ năng lượng, thì việc sử dụng rộng rãi hơn làm nguồn năng lượng sẽ không hiệu quả.

Howarth là một trong 22 thành viên của Hội đồng Hành động Khí hậu New York, một nhóm chịu trách nhiệm phát triển kế hoạch thực hiện luật bắt buộc kế hoạch khử cacbon của New York. Vào mùa hè năm 2020, các bên liên quan trong ngành khí đốt tự nhiên đề xuất sử dụng hydro xanh trong cơ sở hạ tầng đường ống dẫn khí đốt tự nhiên hiện có để sưởi ấm cho các ngôi nhà.

Nhưng giáo sư Mark Jacobson của Howarth và Stanford đã xuất bản một bài báo nghiên cứu vào tháng 8 cho thấy đó là một ý tưởng tồi.

Howarth nói với CNBC: “Điểm mấu chốt là hydro xanh có lượng khí thải khổng lồ và không thể được sử dụng ngoại trừ tỷ lệ phần trăm thấp trong hệ thống khí đốt hiện tại. “Thay vào đó, chuyển sang máy bơm nhiệt chạy bằng điện để sưởi ấm sẽ rẻ hơn rất nhiều.”

Các nhà phê bình khác nói rằng các vấn đề với hydro là cơ bản hơn.

Theo Paul Martin, một chuyên gia phát triển quy trình hóa học và là thành viên của Liên minh Khoa học Hydrogen, quá trình sản xuất hydro, nén và sau đó biến hydro đã nén thành điện năng hoặc năng lượng cơ học là hoàn toàn không hiệu quả.

Martin nói với CNBC: “Thật đáng để giải quyết rất nhiều vấn đề với pin vì cứ một jun bạn nạp vào, bạn sẽ nhận lại được 90% pin. Điều đó khá tuyệt vời”. Trong quá trình sản xuất và lưu trữ hydro, bạn chỉ nhận lại 37% năng lượng. “Vì vậy, 63% năng lượng mà bạn nói, đã bị mất. Và đó là trường hợp tốt nhất.”

Nhưng ý tưởng sử dụng hydro làm nhiên liệu là không có thật, Martin, người tự gọi mình là một nhà môi trường sống lâu năm cho biết.

“Những người thực sự đứng sau sự thúc đẩy hydro này là ngành công nghiệp nhiên liệu hóa thạch, bởi vì nếu không có nó, họ sẽ làm gì? Ngành công nghiệp nhiên liệu hóa thạch không có nhiên liệu hóa thạch về cơ bản là ngành kinh doanh hóa chất và vật liệu dầu mỏ, chiếm khoảng 25% công việc hiện tại.”

Tuy nhiên, Martin cho rằng việc theo đuổi hydro xanh là quan trọng đối với tất cả các mục đích sử dụng khác của nó, như quy trình công nghiệp và quy trình Haber-Bosch, chuyển đổi hydro và nitơ thành amoniac để sử dụng trong phân bón. Quy trình của Haber-Bosch được ghi nhận là giúp tăng sản lượng lương thực một cách ồ ạt và giúp nuôi sống dân số đang bùng nổ trên trái đất trong hơn 100 năm qua.

Martin nói: “Tôi không muốn mọi người nghĩ rằng tôi chống lại hydro. Tôi nghĩ việc tạo ra hydro xanh là cực kỳ quan trọng.

“Nhưng điều cực kỳ quan trọng là sử dụng nó cho những việc phù hợp chứ không phải những việc ngu ngốc.”

Nguồn: CNBC
Dịch bởi: tapchiso.com

THEO DÕI CHÚNG TÔI TRÊN: FACEBOOK | TELEGRAM | TWITTER | YOUTUBE
Từ khóa:
Bài viết liên quan