Support

Năng lượng Hydro là gì? Hiểu rõ về Hydro xanh lá, xanh lam, xám và ứng dụng trong doanh nghiệp

Câu hỏi thường gặp｜Năng lượng hydro là gì？

Bài viết này sẽ tóm tắt nhanh về nguyên lý hoạt động của năng lượng hydro, ưu nhược điểm, sự khác biệt giữa pin nhiên liệu hydro và pin lithium, phân loại hydro xanh lá và hydro xanh lam, cũng như cách các doanh nghiệp nên thực hiện quản lý năng lượng sau khi ứng dụng năng lượng hydro.

Nguồn năng lượng hydro đầy tiềm năng?

Tháng 11 năm 2023, CPC Corporation Taiwan đã lắp đặt trạm tiếp nhiên liệu hydro di động đầu tiên tại Đài Loan. Ngoài xe chạy xăng, xe điện sạc pin và xe hybrid, trong tương lai người dùng sẽ có thêm lựa chọn xe điện sử dụng hydro. Mục tiêu của năng lượng hydro là thay thế nền kinh tế dầu mỏ và trở thành giải pháp quan trọng cho bài toán thiếu hụt năng lượng và trung hòa carbon.

Năng lượng hydro là nguồn năng lượng sử dụng khí hydro làm nhiên liệu. Thông qua pin nhiên liệu, năng lượng hóa học được chuyển đổi thành điện năng. Pin nhiên liệu hydro tạo ra điện bằng cách liên tục cung cấp hydro, vì vậy hydro được xếp vào nhóm năng lượng mới. Pin nhiên liệu gồm hai điện cực âm – dương chứa chất điện phân, được ngăn cách bởi một màng thẩm thấu đặc biệt.

Nguồn: Tin tức mạng, Liên minh Hydro ＆ Pin nhiên liệu Đài Loan, TechNews, Wikipedia

Năng lượng hydro?

Ưu và nhược điểm của năng lượng hydro

Ưu điểm
1. Pin nhiên liệu hydro sau phản ứng chỉ tạo ra nước, không phát thải carbon vào khí quyển.
2. Hydro có thể được sản xuất thông qua điện phân nước, không lo cạn kiệt tài nguyên.
3. Hydro có thể dùng làm vật mang năng lượng, dễ điều phối và lưu trữ dài hạn.
4. Mỗi kg hydro tạo ra năng lượng gấp 3 lần dầu mỏ và gấp 5 lần khí tự nhiên.
5. Hydro không chỉ là nguồn năng lượng mà còn là nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp hóa chất.

Nhược điểm
1. Phát thải carbon trong quá trình sản xuất: dù khi sử dụng không tạo carbon, nhưng hiện nay hydro chủ yếu được sản xuất từ than, dầu và khí tự nhiên, vẫn gây phát thải CO₂, có thể làm giảm lợi ích môi trường.

2. Khó lưu trữ: hydro có khối lượng riêng thấp, cần không gian lưu trữ lớn. Ngoài ra, hydro rất dễ cháy nổ, nồng độ cháy tối thiểu chỉ 4%, phạm vi cháy rộng hơn khí tự nhiên, làm tăng rủi ro an toàn.

So sánh pin nhiên liệu hydro và pin lithium?

Pin lithium ba thành phần 21700 có mật độ năng lượng cao nhất hiện nay, được Tesla Model 3 sử dụng, cũng chỉ đạt khoảng 300 Wh/kg. Sạc tại nhà mất 8 giờ nhưng chỉ đi được khoảng 210 km. Trong khi đó, xe pin nhiên liệu hydro chỉ cần 3 phút để nạp đầy hai bình hydro và có thể chạy tới 600 km. Xét về trải nghiệm người dùng và việc loại bỏ “nỗi lo quãng đường”, hydro vượt trội hơn pin lithium.

Các hãng xe Nhật Bản cho thấy xe hydro chỉ cần 5–10 phút để nạp đầy, cho quãng đường lên đến 750 km. Trong khi đó, xe điện thuần dùng sạc nhanh 30 phút cũng chỉ đạt khoảng 80% pin. Vì vậy, hydro được xem là nguồn năng lượng mới có tiềm năng lớn nhất.

Công nghệ lưu trữ hydro?

Trong việc ứng dụng năng lượng hydro, công nghệ lưu trữ hydro là trọng tâm phát triển. Hiện nay, phương pháp lưu trữ hydro áp suất cao đã được thương mại hóa thành công và được ứng dụng trên xe chạy bằng năng lượng hydro. Các phương pháp lưu trữ khác cũng đang được nghiên cứu tích cực.

Hydro lỏng có tiềm năng ứng dụng lớn nhưng chi phí vật liệu cách nhiệt còn cao. Năm 2022, tập đoàn Kawasaki Heavy Industries của Nhật Bản đã phát triển tàu vận chuyển hydro lỏng đầu tiên trên thế giới, chở lô hydro lỏng đầu tiên từ Melbourne (Úc) đến Kobe (Nhật Bản), đánh dấu cột mốc mới trong ngành vận tải hydro toàn cầu.

Hợp kim lưu trữ hydro hiện được xem là vật liệu lưu trữ hydro có tiềm năng nhất.

Để chuẩn bị cho kỷ nguyên năng lượng hydro, nhiều hình thức lưu trữ và vận chuyển hydro mới đang được phát triển. Mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng. Nhìn chung, việc nâng cao hiệu suất, giảm chi phí và tăng mức độ an toàn của công nghệ lưu trữ – vận chuyển hydro vẫn là thách thức lớn. Điều này đòi hỏi tiếp tục nghiên cứu, đổi mới công nghệ và sự hỗ trợ từ chính sách để hydro có thể được ứng dụng rộng rãi, góp phần đạt mục tiêu giảm phát thải carbon vào năm 2050.

Các loại năng lượng hydro?

Ý nghĩa của các màu hydro
Do chi phí sản xuất hydro xanh còn cao, trong khi hydro xám và hydro xanh dương vẫn tạo ra phát thải carbon nên chưa được xem là năng lượng xanh thực sự. Ngoài ra, hydro hồng – sản xuất từ điện hạt nhân – cũng còn gây nhiều tranh cãi. Chính phủ đang đẩy nhanh phát triển chuỗi công nghiệp hydro, bao gồm hạ tầng sản xuất, vận chuyển, lưu trữ, trạm tiếp nhận hydro lỏng và nhập khẩu hydro, hướng tới xây dựng “Thung lũng Hydro Đài Loan”. Mục tiêu đến năm 2050, hydro sẽ chiếm khoảng 9–12% sản lượng phát điện.

Hydro xanh: sản xuất từ năng lượng tái tạo thông qua điện phân như điện mặt trời, điện gió, thủy điện.
Hydro xám: sản xuất từ khí tự nhiên hoặc dầu mỏ bằng phương pháp reforming hơi nước, phổ biến nhất và chi phí thấp.
Hydro nâu: sản xuất từ quá trình khí hóa than đá.
Hydro xanh dương: dựa trên hydro xám, kết hợp công nghệ thu giữ và lưu trữ CO₂.
Hydro hồng: sản xuất từ điện hạt nhân thông qua quá trình điện phân.