Từ ông chủ Tesla Elon Musk tới Chủ tịch Ủy ban Châu Âu Ursula von der Leyen, trong vài năm qua, rất nhiều người nổi tiếng và các nhà khoa học để cập đến vai trò của hydro trong quá trình chuyển đổi sang nguồn năng lượng bền vững hơn.

Elon Musk bày tỏ sự hoài nghi về tính hữu ích của hydro, nhưng nhiều người cho rằng, hydro có thể làm giảm lượng khí thải trong nhiều lĩnh vực quan trọng như giao thông vận tải biển, hàng không và công nghiệp nặng.  

Các nhà khoa học xác định hydro có tầm quan trọng đặc biết, một nguồn nhiên liệu sach đảm bảo một tương lai giảm thiểu carbon, nhưng phần lớn sản lượng được sản xuất vẫn phải sử dụng nhiên liệu hóa thạch.

Theo một báo cáo theo dõi tháng 9/2022 của Cơ quan Năng lượng Quốc tế, sản xuất hydro không phát thải năm 2021 chiếm chưa đến 1% sản lượng hydro toàn cầu. Nếu hydro thực sự có vai trò trong quá trình chuyển đổi sang năng lượng bền vững, quy trình sản xuất hydro cần phải thay đổi theo phương pháp phi carbon.

GS Rachael Rothman, đồng giám đốc Trung tâm Tương lai Bền vững Grantham tại Đại học Sheffield, Anh trong cuộc phỏng vấn với CNBC cho biết: “Điều đầu tiên cần nhấn mạnh là hydro không thực sự tồn tại tự nhiên, vì vậy hydro cần phải được sản xuất.

Bà nói: “Hydro có rất nhiều tiềm năng giúp nhân loại khử carbon trong tương lai, nhưng chúng ta cần tìm ra những phương thức sản xuất hydro có hàm lượng carbon thấp ngay từ đầu,” bà cho biết thêm, các phương pháp sản xuất khác nhau đã được “biểu thị bằng các màu khác nhau”.

“Khoảng 95% hydro của chúng ta hiện nay đến từ quá trình tái tạo khí mê-tan bằng hơi nước và có lượng khí thải carbon lớn, do đó được gọi là hydro ‘xám’,” Rothman nói với CNBC.

Hydro xám, theo công ty năng lượng National Grid ,” được sản xuất từ khí tự nhiên, hoặc khí mê-tan.” quá trình sản xuất này xả thải nhiều khí nhà kính không được thu giữ, do đó có lượng khí thải carbon lớn mà GS Rothman đề cập đến.

Sự thống trị của phương pháp sản xuất này mâu thuẫn với mục tiêu xả thải khí CO2 bằng không. Chính vì vậy các nhà nghiên cứu đề xuất hàng loạt các nguồn cung cấp, hệ thống và đưa ra các ước định màu sắc của hydro làm phương án thay thế.

Những sản phẩm thu được bao gồm: hydro xanh lá cây, chỉ hydro được sản xuất bằng phương pháp sử dụng năng lượng tái tạo và điện phân, sử dụng điện phân tách nước thành oxy và hydro.

Hydro xanh lam biểu thị sử dụng khí tự nhiên (nhiên liệu hóa thạch) để sản xuất hydro và lưu trữ thu hồi carbon. Hiện đang diễn ra cuộc tranh luận gay gắt xung quanh vai trò của hydro màu xanh lam trong quá trình khử carbon của thế giới.

Tiềm năng hydro màu hồng

Bên cạnh hydro màu xanh lam và xanh lá cây, một màu khác thu hút sự chú ý là màu hồng. Tương tự như hydro xanh, quy trình sản xuất là quá trình điện phân nước nhưng có một điểm khác biệt chính, sử dụng năng lượng điện hạt nhân nên được ước định là màu hồng.

GS Rothman nói: “Nếu phân tách... nước, sẽ thu được hydro và oxy. Nhưng phân tách nước cần năng lượng, do đó hydro màu hồng là tách nước bằng phương pháp sử dụng năng lượng điện hạt nhân.”

Khái niệm này có nghĩa là “toàn bộ hệ thống sản xuất có hàm lượng carbon thấp, bởi vì quá trình phân tách không xả thải carbon và nguồn năng lượng sử dụng có hàm lượng carbon rất thấp do sử dụng điện hạt nhân.”

Ngoài điện phân, GS Rothman lưu ý rằng, năng lượng hạt nhân cũng có thể được sử dụng để phân tách nước với giải pháp chu trình nhiệt hóa học. Điều này được hiểu là khai thác nhiệt độ rất cao để tách nước thành oxy và hydro.

Hydro hồng có được sự ủng hộ tiềm năng đáng kể. Trong đó EDF Energy, công ty đã đưa ra ý tưởng sản xuất hydro tại Sizewell C, một nhà máy điện hạt nhân 3,2 gigawatt, được lên kế hoạch xây dựng ở Vương quốc Anh

Trang web của công ty cho biết: “Tại Sizewell C, chúng tôi đang khám phá khả năng có thể sản xuất và sử dụng hydro theo nhiều cách khác nhau. Thứ nhất, hydro có thể giúp giảm lượng khí thải trong quá trình xây dựng nhà máy điện hạt nhân.”

“Thứ hai, khi Sizewell C hoạt động, chúng tôi hy vọng sẽ sử dụng một phần nhiệt tạo ra cùng với điện để sản xuất hydro hiệu quả hơn”.

EDF Energy, thành viên Tập đoàn EDF đa quốc gia trong một tuyên bố gửi tới CNBC cho biết: “Hydro, sản xuất từ ​​năng lượng hạt nhân có thể đóng một vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi năng lượng.”

Công ty cũng thừa nhận có những thách thức lớn trong sự phát triển của nhiên liệu hydro carbon thấp.

“Hydrogen hiện là một loại nhiên liệu tương đối đắt tiền và do đó, thách thức chính đối với hydro điện phân carbon thấp, dù được sản xuất từ ​​năng lượng tái tạo hay năng lượng hạt nhân là giảm chi phí quy trình sản xuất.” Vượt qua thách thức này cần “những chính sách hỗ trợ khuyến khích đầu tư vào các dự án sản xuất và khai thác sử dụng hydro sớm, khuyến khích người dùng chuyển từ nhiên liệu hóa thạch sang hydro carbon thấp.”

“Việc phát triển thị trường cho hydro carbon thấp sẽ mang lại hiệu quả kinh tế theo quy mô ngày càng mở và “học bằng cách làm” giúp giảm chi phí sản xuất.”

Mặc dù có sự phấn khích về vai trò điện hạt nhân trong sản xuất hydro và quá trình chuyển đổi năng lượng rộng lớn hơn, IEA cho biết năng lượng hạt nhân có “tiềm năng đáng kể để đóng góp vào quá trình khử carbon của ngành điện” mặc dù điện hạt nhân không được tất cả mọi người ưa chuộng. .

Các nhà phê bình bao gồm tổ chức Greenpeace. Tổ chức môi trường cho biết: “Năng lượng hạt nhân được quảng cáo là giải pháp cho các vấn đề năng lượng của chúng ta, nhưng trên thực tế, việc xây dựng các nhà máy điện hạt nhân rất phức tạp và cực kỳ tốn kém đồng thời điện hạt nhân tạo ra một lượng lớn chất thải nguy hại.”

Một tương lai hydro nhiều màu?

Trong cuộc phỏng vấn với CNBC, GS Rothman thuộc Đại học Sheffield đề cập đến một bức tranh toàn cảnh rộng lớn hơn và vai trò của các loại hydro khác màu. GS Rothman nói: “Liệu chúng ta có thể chứng kiến ​ thời điểm khi mức độ hydro màu xanh lam và màu xám giảm xuống bằng không? Điều đó phụ thuộc vào khung thời gian đang được xem xét là bao lâu nhưng trong một thế giới lý tưởng, cuối cùng sẽ giảm xuống rất thấp. Điều lý tưởng nhất là loại bỏ tất cả hydro xám do hydro xám có lượng khí thải carbon lớn trong quá trình sản xuất và chúng ta cần loại bỏ nó.

“Khi chúng ta phát triển sản xuất hydro, thu hồi và lưu trữ carbon, có thể có một không gian cho hydro xanh lam và điều đó vẫn chưa được đánh giá, tùy thuộc vào ... sự phát triển.”

“Màu hồng và màu xanh lá cây sẽ chiếm không gian năng lượng hydro vì chỉ bằng phương pháp này mới thực sự nhận được hydro lượng carbon thấp và chúng ta biết, thế giới cần đạt được điều này.”

Fiona Rayment, nhà khoa học trưởng tại Phòng thí nghiệm Hạt nhân Quốc gia Vương quốc Anh, tương tự như EDF Energy, là thành viên của hiệp hội thương mại Hydrogen UK nhấn mạnh, những lựa chọn khác nhàu trong các pháp sản xuất hydro có tầm quan trọng đặc biệt trong những năm tới.

Trong cuộc phỏng vấn với CNBC, bà nói: “Không thể đánh giá thấp thách thức trong quá trình sản xuất hydro phát thải bằng không; chúng ta sẽ cần nắm chắc tất cả các nguồn sản xuất hydro carbon thấp để thay thế sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch”.

Đã diễn ra nhiều cuộc thảo luận về việc sử dụng màu sắc để phân biệt các phương pháp sản xuất hydro khác nhau, nhưng cũng có một cuộc thảo luận sôi nổi về việc liệu có nên tồn tại một hệ thống phân loại như vậy hay không.

GS Rothman nói: “Những gì chúng ta muốn là hydro carbon thấp. Có rất nhiều nhầm lẫn về những màu sắc khác nhau, một số người nói rằng... ‘tại sao chúng ta thậm chí còn cần màu sắc, tại sao chúng ta không chỉ có hydro và hydro carbon thấp?’”

“Nhưng kết quả cuối cùng có ý nghĩa quan trọng nhất là lượng carbon thấp và sản xuất hydro màu hồng và màu xanh lá cây đáp ứng được điều đó.”