Năng lượng hydro là lời giải cho bài toán về tương lai xanh

Hydro là giải pháp đáng tin cậy

Hydro xanh, còn được gọi là hydrogen xanh tái tạo GH2, là một loại hydrogen được sản xuất từ các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và gió. Quá trình sản xuất này sử dụng điện năng để điện phân nước, tách nước thành hydrogen và oxygen, không phát thải carbon dioxide và các chất ô nhiễm khác. Hydrogen xanh được coi là một nguồn năng lượng xanh và bền vững, vì nó có thể được sản xuất từ các nguồn năng lượng tái tạo và không gây ra ô nhiễm môi trường.

Hydro là một nhiên liệu thay thế quan trọng trên con đường giảm phát thải carbon. Các chính phủ trên khắp thế giới đang hỗ trợ ngành công nghiệp hydro tái tạo thông qua các khoản trợ cấp đáng kể nhằm đạt được mục tiêu phát thải ròng bằng không, định vị ngành công nghiệp này cho sự phát triển.

Để tạo ra một tương lai mà hydro xanh được sử dụng rộng rãi và có chi phí hợp lý, chúng ta cần có sự tăng tốc nhanh chóng và triển khai thành công. 

Trong các trung tâm sản xuất điện phân, hydro phải chịu áp suất cao và, như nhiều nhiên liệu khác, có thể gây nổ nếu không được xử lý đúng cách. Để đạt được một bối cảnh có thể đáp ứng nhu cầu một cách hiệu quả, kinh tế và an toàn, điều quan trọng là các công ty phải xác định các công nghệ có thể kiểm soát phương tiện một cách đáng tin cậy và hiệu quả, bao gồm cả nhiên liệu hydro trong quá trình sản xuất.

Sản xuất hydro xanh thông qua quá trình điện phân

Hydro xanh được sản xuất thông qua quá trình điện phân kiềm, màng điện phân polyme (PEM) hoặc màng trao đổi anion (AEM) và các tế bào điện phân oxit rắn sử dụng năng lượng tái tạo. Trong tất cả các quy trình, máy điện phân sử dụng dòng điện để tách phân tử nước thành các nguyên tố cơ bản là oxy và hydro. AEM có thể sử dụng ít vật liệu hơn kiềm và PEM, trong khi SOEC có thể lấy hơi nước từ người dùng cuối, tăng hiệu quả.

Quy trình điện phân bao gồm làm lạnh, tạo hydro, tinh chế hydro và tinh chế nước. Để đáp ứng nhu cầu thị trường, điều quan trọng là máy điện phân phải hoạt động hiệu quả, đáng tin cậy và an toàn nhất có thể.

Các công nghệ hiện đại ngày nay cho phép kiểm soát các quy trình một cách chính xác, tối ưu hóa sản xuất và đạt được độ tinh khiết hydro mong muốn, từ tầng sản xuất đến trung tâm điều khiển. Để máy điện phân hoạt động hiệu quả và an toàn, cần phải kiểm soát chính xác dòng chảy của tất cả các chất lỏng, bao gồm nước, hydro, oxy, không khí, nitơ và hơi nước.

Các van đáng tin cậy, van điều áp và bộ điều khiển logic lập trình (PLC) thông minh có thể cung cấp mức độ kiểm soát các chất liệu ở mức cao, ngăn ngừa rò rỉ và giảm thiểu thời gian và chi phí bảo trì, đồng thời bảo vệ toàn bộ nhà máy.

Trong máy điện phân, có bốn lớp hoạt động cùng nhau để kiểm soát môi trường một cách hiệu quả, đáng tin cậy và an toàn.

Lớp đầu tiên là bất kỳ van nào kiểm soát dòng chảy của môi trường – oxy, nước hoặc hydro và bao gồm cả bộ điều chỉnh áp suất ngược và van ngắt khí nén. Các van và bộ điều chỉnh hiệu quả sẽ kiểm soát ngay cả chênh lệch áp suất kết hợp giữa việc sản xuất hydro và oxy làm tăng hiệu quả.

Lớp thứ hai là lớp truyền động, bao gồm các đảo van và van điều khiển solenoid. Cả hai thành phần đều có chung chức năng là kích hoạt các van ngắt khí nén xử lý môi trường quy trình. Đây là những van yêu cầu bảo vệ IP66, trong khi van khí nén không yêu cầu xếp hạng này.

Lớp thứ ba là PLC và lớp thứ tư là hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA). PLC có thuật toán điều khiển và thực hiện logic mong muốn bằng cách gửi tín hiệu điện đến các van thí điểm để kiểm soát môi trường quy trình. PLC được chứng nhận an toàn đảm bảo rằng nhà máy trải qua quá trình tắt máy an toàn, có kiểm soát trong trường hợp xảy ra sự cố nguy hiểm như rò rỉ khí hoặc hỏa hoạn.

Hydro xanh có thể giúp giảm tới 80 tỷ tấn khí thải

Hydro xanh có thể giúp giảm tới 80 tỷ tấn khí thải carbon dioxide (CO2) vào năm 2050. Mức giảm này có thể giúp nhiều ngành công nghiệp, bao gồm cả giao thông vận tải, giảm thiểu lượng khí thải carbon, từ đó thúc đẩy nhu cầu và tạo ra những cơ hội sinh lời cho các nhà sản xuất hydro.

Hydro không chỉ hữu ích trong sản xuất phân bón và lọc dầu, mà còn có một lợi ích rất quan trọng đối với tương lai năng lượng xanh. Đó là khả năng lưu trữ và vận chuyển năng lượng của nó.

Trong bối cảnh Việt Nam hướng tới nền kinh tế carbon thấp để thực hiện mục tiêu phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050, sản xuất hydrogen xanh nội địa được xem là một trong những giải pháp quan trọng của quá trình chuyển dịch năng lượng. 

Nghiên cứu dựa trên tính toán các nhà máy điện mặt trời và điện gió, Viện Năng lượng Việt Nam và UNDP dự tính Việt Nam có triển vọng sản xuất được ít nhất 11,49 triệu tấn hydrogen xanh trong năm 2030; và đến năm 2050 có thể lên đến 18,78 triệu tấn. Hydro xanh sẽ góp phần đa dạng hóa nguồn năng lượng, giúp gia tăng độ linh hoạt của hệ thống điện, đồng thời có triển vọng cung cấp nhiên liệu trong sản xuất công nghiệp và vận tải.

Việt Nam có nguồn hydro xám và lam, được sản xuất ngay tại các nhà máy bằng công nghệ nhiệt hóa nguồn khí tự nhiên từ các mỏ PM3-CAA, bể Cửu Long, bể Nam Côn Sơn, mỏ Bạch Hổ, Tê Giác Trắng, Sư Tử Đen, Sư Tử Vàng, Rạng Đông, Đàn Đáy, Báo Vàng… Trong ngắn hạn và trung hạn, Việt Nam vẫn có đủ nguồn khí tự nhiên để sản xuất hydro xám và lam nhưng trong dài hạn thì sẽ gặp nhiều khó khăn về nguồn cung.

Để đạt được mục tiêu tại Chiến lược quốc gia về Tăng trưởng Xanh giai đoạn 2021-2030, tầm nhìn 2050 và Kế hoạch hành động quốc gia về Tăng trưởng Xanh giai đoạn 2021-2030, Việt Nam cần có những bước đi đột phá, quyết liệt hơn nữa để đưa nền kinh tế xanh từ quy mô 6,7 tỷ USD đóng góp vào tổng GDP quốc gia năm 2020 lên đến 300 tỷ USD vào năm 2050. Trong đó hệ sinh thái hydro sạch dựa trên nền tảng năng lượng tái tạo có tiềm năng đóng góp 40-45 tỷ USD vào GDP hàng năm, tạo ra khoảng 40-50 nghìn việc làm cho thị trường nội địa. Hydro xanh còn có tiềm năng lớn để xuất khẩu đến các nước phát triển, là nhân tố chính thúc đẩy nhanh quá trình chuyển dịch năng lượng tại Việt Nam./.