Thế giới đang chứng kiến một cuộc chạy đua sản xuất nhiên liệu hydrogen không dùng dầu khí hay than đá (năng lượng hóa thạch) – được gọi là hydrogen xanh. Hydrogen chính là loại nhiên liệu tốt nhất để nạp cho pin chạy ô tô, máy bay và tàu thủy vì chỉ thải ra hơi nước và không khí ấm, không có khí thải độc hại.
Thế giới biết rất rõ nguyên tắc “không nên bỏ hết trứng vào một giỏ”. Ngay cả những nước xuất khẩu nhiều dầu khí nhất như Saudi Arabia hay UAE lại đang đi tiên phong trong đầu tư sản xuất hydrogen xanh. Theo hãng tin AFP, Mỹ đã có chiến lược phát triển năng lượng hydrogen. Đức dự kiến đầu tư 9 tỷ Euro (10,6 tỷ USD) cho nhiên liệu này; với Pháp và Bồ Đào Nha – mỗi nước có kế hoạch đầu tư 7 tỷ Euro. Theo công ty tư vấn Accenture, Vương quốc Anh dự tính ngân sách lên đến 12 tỷ bảng (16,6 tỷ USD, cao nhất trong các con số vừa liệt kê), và Nhật là 3 tỷ USD để “xanh hóa” nguồn nhiên liệu và năng lượng của mình.
AFP cho biết Liên minh châu Âu (EU) đặt mục tiêu thúc đẩy thị phần hydrogen trong nguồn cung năng lượng của mình từ 2% hiện nay lên 12-14% vào năm 2050 và đang khuyến khích hợp tác trong lĩnh vực này. Nhiên liệu Hydrogen có thể vẽ lại bản đồ năng lượng thế giới với những liên minh và sự phụ thuộc lẫn nhau đang bắt đầu hình thành. Đức đang tiếp cận Ma-rốc (châu Phi) để dùng năng lượng mặt trời để sản xuất hydrogen. Hai dự án Nhện Xanh và Flamingo Xanh đang phát triển những đường cao tốc trên biển cho hydrogen và đường ống dẫn khí nối Tây Ban Nha và Bồ Đào Nha với khu vực Bắc Âu.
Các chuyên gia cho rằng hệ thống logistics tương lai đó sẽ giúp các khu vực nhận được nhiều ánh sáng mặt trời, trong đó có Việt Nam, xuất khẩu nguồn nhiên liệu tương lai là hydrogen xanh. Vấn đề bây giờ chỉ là thời gian.
Nhiên liệu hydrogen: không còn xa vời
Các chuyên gia tin rằng giao thông vận tải sẽ là lĩnh vực có tốc độ chuyển đổi sang nhiên liệu hydrogen xanh mạnh nhất dù lĩnh vực dân dụng và sản xuất cũng phải chuyển đổi theo xu hướng trên.
Cuối tháng 9/2020, tập đoàn Airbus (châu Âu) thông báo máy bay thương mại không phát thải carbon đầu tiên trên thế giới chạy bằng hydrogen do hãng sản xuất có thể cất cánh vào năm 2035. Airbus cho biết sẽ sản xuất ba mẫu máy bay hoàn toàn mới, cả ba đều chạy bằng hydrogen và chỉ thải ra hơi nước trong quá trình hoạt động.
Theo Giám đốc điều hành Airbus, ông Guillaume Faury, thời điểm có thể cất cánh vào năm 2035, mẫu thứ nhất của hãng có thể chở tối đa 200 hành khách và tầm bay khoảng 3.700 km khi nạp đầy nhiên liệu. Máy bay sẽ sử dụng thiết kế động cơ phản lực cánh quạt bao gồm các turbine khí chạy bằng hydrogen. Các thùng chứa nhiên liệu sẽ được đặt phía sau vách ngăn chịu áp suất ở đuôi máy bay. Mẫu thứ hai cũng sử dụng động cơ phản lực cánh quạt nhưng kích thước máy bay nhỏ hơn, có thể chở chỉ 100 hành khách và tầm bay là một nửa của mẫu 1. Với mẫu thứ ba, đó sẽ là máy bay có thân rất rộng, nhờ đó sẽ có nhiều lựa chọn cho việc bố trí cabin và các thùng hydrogen. Quan trọng hơn, mẫu này có thể chở nhiều hành khách nhất và tầm bay xa nhất.
Airbus không quên lưu ý: dù kế hoạch đã lên nhưng phải cần ít nhất 5 năm để hoàn thiện công nghệ trước khi bắt đầu sản xuất. Việc sử dụng hydrogen cũng đòi hỏi không ít thay đổi thiết kế vì không gian cần để chứa hydrogen lớn gấp 4 lần so với nhiên liệu hóa thạch ở cùng một mức năng lượng.
Chi phí hydrogen sẽ giảm
Mặc dù hầu hết hydro hiện nay đang được sản xuất thông qua quá trình cải tạo khí tự nhiên và khí hóa than với mức chi phí khoảng 1-1,5 USD/kg, nhưng công nghệ điện phân nước để tạo hydro ngày càng tỏ ra hứa hẹn và có tiềm năng giảm mạnh chi phí trong tương lai, theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế IRENA. Hiện nay, chi phí hydrogen bằng điện phân nước đang ở mức 2,4 - 6,7 USD/kg.
Có ba công nghệ đang được áp dụng cho điện phân tạo hydro, bao gồm điện phân dung môi kiềm (Alkaline), điện phân màng trao đổi proton (PEM) và điện phân oxit rắn (SOEC). Hai công nghệ đầu đã được thương mại hóa, trong đó công nghệ điện phân kiềm đã hoàn thiện và đang chiếm lĩnh thị trường do suất đầu tư thấp. Công nghệ PEM, với lợi thế linh hoạt tương thích được nhiều nguồn điện tái tạo, đang có tốc độ phát triển khá nhanh và có giá thành tiệm cận gấp khoảng 1,6 lần so với công nghệ kiềm. SOEC, công nghệ thứ 3, dù có hiệu suất cao nhất nhưng đang ở giai đoạn nghiên cứu và phát triển, chưa sẵn sàng cho thương mại hóa.
