Dự án hydro xanh của Sinopec tại thành phố Kuqa, Khu tự trị Duy Ngô Nhĩ Tân Cương phía tây bắc Trung Quốc. Ảnh China Media Group

Việc khử carbon nền kinh tế toàn cầu vào giữa thế kỷ này là rất quan trọng trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu, kế hoạch này đòi hỏi một cuộc đại tu lớn trong hệ thống năng lượng của thế giới.

Hydro đã nổi lên như một giải pháp lâu dài, có thể giảm lượng khí thải trong các lĩnh vực sử dụng nhiều carbon, bao gồm sản xuất điện, vận tải đường bộ, đường biển, đường hàng không cũng như sản xuất thép và xi măng.

Để làm cho nhiên liệu không phát thải có tính khả thi về mặt thương mại, cần có nhiều quy trình đầu tư để nâng cao hiệu quả, giảm chi phí và mở rộng quy mô triển khai.

Hydro xanh hoặc hydro carbon thấp là gì?

Hydro, nguyên tố hóa học phổ biến nhất trên thế giới, là một loại khí không màu, không mùi và rất dễ cháy. Hiện nay nó chủ yếu được sử dụng trong các nhà máy lọc dầu để giảm hàm lượng lưu huỳnh trong dầu diesel và sản xuất amoniac, một thành phần phân bón quan trọng.

Theo Cơ quan Năng lượng Tái tạo Quốc tế, trên toàn cầu, khoảng 98% hydro được sản xuất vào năm 2022 là từ nhiên liệu hóa thạch - chủ yếu là khí tự nhiên - thông qua các phản ứng hóa học với hơi nước, một quá trình tạo ra nhiều carbon.

Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), nếu không có thiết bị hiện đại để thu hồi và lưu trữ khí thải, mỗi tấn hydro được sản xuất từ ​​​​khí tự nhiên sẽ thải ra 10 đến 14kg carbon dioxide vào khí quyển và góp phần gây nên hiện tượng nóng lên toàn cầu.

2% còn lại được sản xuất bằng năng lượng tái tạo - gió, mặt trời và thủy điện - để tách nước thành hydro và oxy thông qua một quá trình gọi là điện phân, sử dụng máy điện phân.

Sản phẩm có hàm lượng carbon thấp được gọi là hydro "xanh", khác với hydro "xám" được tạo ra từ khí tự nhiên mà không thu giữ lượng khí thải carbon hoặc hydro "xanh dương" - nơi khí thải được chiết xuất và lưu trữ.

Một số trường hợp sử dụng hydro xanh đầy hứa hẹn là gì?

Hydro, chất không phát thải khi đốt, đã được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các phương tiện chạy bằng pin nhiên liệu, đặc biệt là xe buýt và xe tải. Tuy nhiên, việc áp dụng rộng rãi vẫn chưa thành công ở hầu hết các thị trường do chi phí cao và sự cạnh tranh từ các giải pháp thay thế chạy bằng pin.

Theo IEA, nhờ các khoản trợ cấp hào phóng, Trung Quốc thống trị các phương tiện hạng nặng chạy bằng hydro. Hơn 95% xe tải và 85% xe buýt chạy bằng pin nhiên liệu trên thế giới đang được sử dụng ở Trung Quốc. Hàn Quốc dẫn đầu về ô tô chạy bằng pin nhiên liệu, chiếm hơn một nửa tổng sản lượng toàn cầu.

Hydro xanh cũng hứa hẹn là một giải pháp thay thế sạch trong lĩnh vực vận tải biển, nhưng chủ yếu là các sản phẩm phái sinh - amoniac và metanol - được sử dụng trong tàu thuyền vì những ưu điểm trong việc lưu trữ và vận chuyển.

Các lĩnh vực khác có nhiều tiềm năng áp dụng hydro bao gồm thép, phân bón và hàng không, nhưng việc áp dụng còn hạn chế do cần phải tiến hành một cuộc đại tu lớn các quy trình và thiết bị sản xuất.

Sản xuất thép dựa trên hydro đòi hỏi ít năng lượng hơn, vì nhiệt độ cần thiết để giảm hoặc loại bỏ oxy khỏi quặng sắt, thấp hơn so với quy trình sản xuất dựa trên than đá. Ngoài ra, thép tái chế có thể được sử dụng để sản xuất thép dựa trên hydro, giúp cắt giảm hơn nữa cường độ năng lượng và khí thải.

Trung Quốc, quốc gia phát thải khí nhà kính lớn nhất thế giới, cũng là nhà sản xuất điện than, thép, amoniac, ô tô và tàu thủy lớn nhất. Hydro xanh có thể giảm đáng kể lượng khí thải từ quá trình sản xuất và tiêu thụ.

Những lợi thế và thách thức của Trung Quốc trong việc sản xuất hydro xanh là gì?

Các khu vực phía bắc, đông bắc và tây bắc giàu năng lượng gió và mặt trời của Trung Quốc có vị trí lý tưởng để lắp đặt các cơ sở sản xuất hydro xanh.

Tuy nhiên, nguồn năng lượng phụ thuộc vào thời tiết đặt ra những thách thức kỹ thuật đáng kể cho các nhà sản xuất điện phân và hydro xanh.

Cần nghiên cứu và phát triển thêm để đạt được mức giảm chi phí và tăng khả năng sử dụng công suất cao, nhằm mở đường cho kế hoạch thương mại hóa hydro xanh.

Việc giảm chi phí lưu trữ và vận chuyển hydro xanh cũng quan trọng không kém, vì các khu vực giàu năng lượng tái tạo của Trung Quốc nằm cách các khu vực phát triển kinh tế hàng nghìn km, nơi hầu hết các phương tiện hydro được triển khai.

Đâu là những dự án thí điểm hydro xanh quan trọng ở Trung Quốc?

Theo thống kê của cổng thông tin công nghiệp newenergy.org.cn, hơn 30 dự án hydro xanh quy mô lớn đã được công bố, đang được xây dựng hoặc đã hoàn thành, với tổng vốn đầu tư 260 tỷ nhân dân tệ (35,9 tỷ USD).

China Petroleum & Chemical (Sinopec), đơn vị lọc dầu lớn nhất nước này, vào giữa năm 2023 đã hoàn thành nhà máy hydro xanh chạy bằng năng lượng mặt trời lớn nhất quốc gia với chi phí gần 3 tỷ nhân dân tệ. Tập đoàn dự kiến ​​nhà máy sẽ đạt công suất thiết kế 20.000 tấn/năm vào quý 4 năm sau.

Nằm ở Kuqa, phía tây bắc khu tự trị Tân Cương, máy điện phân của nhà máy có tổng công suất 260 megawatt. Nhà máy này còn có 10 bể chứa hình cầu với tổng dung tích 210.000 mét khối.

Hydro lưu trữ được đưa vào nhà máy lọc dầu tại chỗ của công ty để thay thế cho hydro xám.

Vào tháng 3, Tập đoàn Huadian Trung Quốc, một trong những nhà sản xuất điện lớn nhất quốc gia, đã triển khai một dự án hydro xanh ở Baotou, khu tự trị Nội Mông. Với công suất hàng năm là 7.800 tấn, nó có thể đáp ứng nhu cầu của 1.000 phương tiện hạng nặng dùng pin nhiên liệu.

Các nhà đầu tư nhận định như thế nào về cơ hội hydro xanh?

Theo Francesco Stadler, giám đốc của mạng lưới đầu tư Sáng kiến ​​Tài chính Bền vững, ngày càng có nhiều sự quan tâm của các văn phòng tư nhân ở Hồng Kông và châu Á-Thái Bình Dương dành cho các sáng kiến ​​về chính sách.

Ông nói: “Mặc dù các rào cản đối với việc sử dụng hydro xanh vẫn còn, dù là về mặt công nghệ, cơ sở hạ tầng hay kinh tế, nhưng hydro hiện là một giải pháp khử carbon hoàn thiện về mặt kỹ thuật và có thể được triển khai cùng với các lựa chọn thay thế khác, như một phần của chiến lược không phát thải”.

Ed Northam, người đứng đầu khu vực châu Á-Thái Bình Dương của nhà đầu tư cơ sở hạ tầng năng lượng Macquarie Asset Management Green Investments, cho biết điều kiện tiên quyết để hydro xanh đạt được thành công thương mại là phải tăng quy mô và giảm chi phí hơn nữa cho năng lượng tái tạo.

Ông nói: “Hydro xanh là một giải pháp giúp khử carbon trong các ngành công nghiệp nặng khó giảm thiểu và các lĩnh vực vận tải hạng nặng. Nhưng để thực hiện quá trình chuyển đổi năng lượng, chúng ta phải đầu tư vào nhiều giải pháp năng lượng và trọng tâm là năng lượng tái tạo, rất cần thiết để cung cấp năng lượng cho quá trình sản xuất hydro xanh”.

Ai sẽ dẫn đầu thế giới về xuất khẩu hydro xanh vào năm 2050?

Các nhà sản xuất hydro tìm cách thích ứng với các quy định mới của Mỹ

Thị trường hydro xanh toàn cầu đang ở đâu?