Hydro xanh là một trong những nguồn năng lượng sạch đầy tiềm năng, được sản xuất từ quá trình điện phân nước sử dụng năng lượng tái tạo. Không giống như các loại hydro khác, hydro xanh ít phát thải khí CO₂ trong quá trình sản xuất, giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Hãy cùng Intech Solar tìm hiểu chi tiết về hydro xanh và sự khác biệt giữa các loại hydro qua bài viết dưới đây.
Hydro xanh là gì?
Hydro xanh (hydrogen xanh) là loại hydro được sản xuất từ quá trình điện phân nước, sử dụng năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, năng lượng gió để tách phân tử nước (H₂O) thành hydro (H₂) và oxy (O₂). Điểm đặc biệt của hydro xanh là quá trình sản xuất hoàn toàn không phát thải khí CO₂, giúp giảm thiểu tác động đến môi trường và đóng góp vào cuộc chiến chống biến đổi khí hậu.
Như IEA chỉ ra, phương pháp này sản xuất hydro xanh sẽ tiết kiệm được 830 triệu tấn CO2 thải ra hàng năm khi loại khí này được sản xuất bằng nhiên liệu hóa thạch. Hydro xanh là một trong những dạng năng lượng sạch, có tiềm năng thay thế nhiên liệu hóa thạch và góp phần vào mục tiêu phát triển bền vững toàn cầu.
Phân biệt Hydro xanh với các loại hydro khác
Hydro được coi là nhiên liệu của tương lai, vì đây là nguồn năng lượng sạch và đa năng có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho mọi thứ, từ ô tô đến nhà máy. Tuy nhiên, không phải tất cả hydro đều được tạo ra như nhau. Có ba loại hydro chính: xanh, xanh lam và xám. Mỗi loại hydro được sản xuất theo một cách khác nhau và có những đặc điểm riêng biệt.
| Tiêu chí | Hydro xanh (Green Hydrogen) | Hydro xanh lam (Blue Hydrogen) | Hydro xám (Grey Hydrogen) |
| Quy trình sản xuất | Điện phân nước, sử dụng năng lượng tái tạo (như năng lượng gió, mặt trời). | Từ khí tự nhiên, có kết hợp công nghệ thu giữ và lưu trữ CO₂ (CCUS). | Từ khí tự nhiên hoặc nhiên liệu hóa thạch khác (thường là khí tự nhiên), không thu giữ CO₂. |
| Phát thải CO₂ | Phát thải ít CO₂. | Phát thải một lượng CO₂ nhưng phần lớn được thu giữ và lưu trữ. | Phát thải lượng lớn CO₂ trực tiếp vào khí quyển. |
| Nguồn năng lượng sử dụng | Năng lượng tái tạo (mặt trời, gió). | Nhiên liệu hóa thạch (khí tự nhiên) + công nghệ CCUS. | Nhiên liệu hóa thạch (khí tự nhiên, dầu mỏ). |
| Tính bền vững | Cao, thân thiện với môi trường, không phát thải khí nhà kính. | Trung bình, giảm phát thải nhưng vẫn phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. | Thấp, gây ô nhiễm môi trường và đóng góp vào biến đổi khí hậu. |
| Chi phí sản xuất | Cao (do cần đầu tư lớn vào công nghệ và năng lượng tái tạo). | Trung bình (do cần chi phí cho CCUS và nhiên liệu hóa thạch). | Thấp (không yêu cầu công nghệ thu giữ CO₂). |
| Độ phổ biến hiện tại | Đang phát triển, chưa phổ biến rộng rãi do chi phí cao và thiếu hạ tầng. | Được sử dụng nhiều hơn do có thể giảm phát thải CO₂. | Phổ biến nhất trong sản xuất hydro hiện tại. |
| Tương lai | Được xem là giải pháp năng lượng bền vững cho tương lai. | Có thể đóng vai trò chuyển tiếp trong quá trình chuyển đổi năng lượng. | Sẽ bị giảm dần do tác động tiêu cực đến môi trường. |
Hydro xanh ( Green Hydrogen)
Hydro xanh được sản xuất bằng các nguồn năng lượng tái tạo như gió, mặt trời và thủy điện. Quá trình này bao gồm việc sử dụng điện phân để tách nước thành hai thành phần: hydro và oxy. Hydro thu được sạch và không phát thải, khiến nó trở thành lựa chọn tuyệt vời để cung cấp năng lượng cho xe cộ và các ứng dụng khác cần nguồn năng lượng sạch.
Một trong những lợi ích chính của hydro xanh là nó được sản xuất bằng các nguồn năng lượng tái tạo, nghĩa là nó không góp phần vào khí thải nhà kính. Ngoài ra, hydro xanh có khả năng giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và cung cấp nguồn năng lượng bền vững hơn cho tương lai.
Hydro xanh lam (Blue Hydrogen)
Hydro xanh lam được sản xuất bằng cách sử dụng khí thiên nhiên làm nguyên liệu đầu vào thay vì nước. Khí thiên nhiên đầu tiên được chuyển đổi thành hydro và carbon dioxide thông qua một quá trình gọi là cải cách hơi nước mêtan (SMR). Sau đó, carbon dioxide được thu giữ và lưu trữ dưới lòng đất, một quá trình được gọi là thu giữ, sử dụng và lưu trữ carbon (CCUS).
Lợi ích chính của hydro xanh là nó có thể được sản xuất với chi phí thấp hơn hydro xanh, vì khí đốt tự nhiên là nguyên liệu đầu vào rẻ hơn so với các nguồn năng lượng tái tạo. Ngoài ra, việc sử dụng công nghệ CCUS có nghĩa là carbon dioxide được tạo ra trong quá trình sản xuất sẽ được thu giữ và lưu trữ, ngăn không cho nó thải ra khí quyển. Lượng khí thải dao động từ 1 đến 3kg CO2 trên 1 kg H2. Mặc dù ít gây ô nhiễm hơn hydro xám nhưng loại này vẫn sinh ra khí thải chứ không loại bỏ được hoàn toàn.
Hydro xám (Grey Hydrogen)
Hydro xám là loại phổ biến nhất và được sản xuất bằng nhiên liệu hóa thạch như than đá hoặc khí tự nhiên mà không có công nghệ thu giữ và lưu trữ carbon. Quá trình này bao gồm việc sử dụng khí hóa ở nhiệt độ cao để chuyển đổi nhiên liệu hóa thạch thành khí hydro. Hydro xám là loại hydro có hàm lượng carbon cao nhất trong ba loại hydro, vì nó tạo ra lượng khí thải nhà kính lớn trong quá trình sản xuất. Trong quá trình tách các phân tử, hydro (H2) được thu giữ trong khi carbon dioxide (CO2) được giải phóng vào khí quyển. Nhìn chung, cứ 1kg H2 được tạo ra thì thải ra khoảng 10 kg CO2.
Công dụng của Hydro xanh
Hydro xanh là một nguồn năng lượng xanh tiềm năng và có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực quan trọng của cuộc sống và công nghiệp. Dưới đây là các công dụng chính của hydro xanh:
- Hydro được sử dụng để chế tạo ammonia, methanol, sản xuất phân bón, và trong các ngành như luyện kim, lọc dầu, sản xuất chất bán dẫn, mỹ phẩm.
- Trong lĩnh vực năng lượng, hydro xanh có thể đốt trực tiếp trong các động cơ đốt trong, thay thế khí thiên nhiên để cung cấp năng lượng cho các nhu cầu dân dụng hằng ngày như sưởi ấm và nấu nướng.
- Hydro sử dụng trong công nghiệp vũ trụ và quốc phòng để làm nhiên liệu cho tên lửa,…
- Trong hệ thống pin nhiên liệu, hydro là nguồn năng lượng chính cung cấp cho pin nhiên liệu, giúp tạo ra điện năng nhờ quá trình điện hóa. Pin nhiên liệu hydro có tiềm năng lớn để trở thành nguồn nhiên liệu chính cho các phương tiện giao thông như ô tô, tàu thủy, tàu hỏa, và máy bay trong tương lai.
- Góp phần vào nền kinh tế hydrogen. Hydro xanh được dự đoán sẽ giữ vai trò chủ đạo trong nền kinh tế năng lượng tương lai, đặc biệt khi thế giới chuyển đổi sang các nguồn năng lượng tái tạo và bền vững hơn.
Ưu nhược điểm của Hydro xanh
Ưu điểm của Hydro xanh nằm ở việc nó là một nguồn năng lượng sạch, không phát thải khí CO₂ trong quá trình sản xuất, giúp giảm thiểu tác động đến môi trường và góp phần vào cuộc chiến chống biến đổi khí hậu. Hydro xanh có khả năng lưu trữ năng lượng lâu dài và có thể ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như giao thông vận tải, sản xuất công nghiệp, và lưu trữ năng lượng. Điều này làm cho hydro xanh trở thành một giải pháp quan trọng cho việc giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, đặc biệt trong các ngành công nghiệp khó giảm phát thải như sản xuất thép hay xi măng.
Tuy nhiên, nhược điểm của Hydro xanh chủ yếu nằm ở chi phí sản xuất cao, do công nghệ điện phân nước và nguồn năng lượng tái tạo vẫn còn đắt đỏ. Ngoài ra, cơ sở hạ tầng để sản xuất, lưu trữ và vận chuyển hydro xanh chưa được phát triển rộng rãi, đòi hỏi sự đầu tư lớn từ các chính phủ và doanh nghiệp. Quá trình mở rộng quy mô sản xuất và cải thiện công nghệ là thách thức để hydro xanh trở thành lựa chọn năng lượng phổ biến và khả thi về mặt kinh tế.
Tương lai và xu hướng phát triển của Hydro xanh
Hydro xanh đang nhận được sự quan tâm của nhiều quốc gia trên thế giới như một giải pháp thay thế năng lượng hóa thạch và chiến lược lưu trữ năng lượng sạch. Với khả năng tận dụng tối đa năng lượng tái tạo, hydro xanh giúp giải quyết các vấn đề môi trường, đồng thời đảm bảo an ninh năng lượng cho các quốc gia trong bối cảnh chuyển dịch năng lượng toàn cầu.
Tại châu Âu, Ủy ban châu Âu (EC) đã đưa ra “Chiến lược hydro mới” vào năm 2020, với mục tiêu loại bỏ hoàn toàn khí thải nhà kính trong tất cả các lĩnh vực vào năm 2050, đồng thời đẩy mạnh việc tái sử dụng hydro, nhiều công ty năng lượng xanh lần lượt xuất hiện. Liên minh châu Âu hiện có hơn 70 dự án nghiên cứu và phát triển hydro đang được triển khai. Trong đó, Đức đang hướng tới trở thành nhà sản xuất và cung cấp hydro hàng đầu thế giới, với “Chiến lược hydro quốc gia” được chính phủ Đức phê duyệt vào tháng 6/2020, chi 9 tỷ EURO để hiện thực hóa mục tiêu này. Pháp cũng đặt kế hoạch tăng tỷ lệ sử dụng hydro xanh trong công nghiệp lên 10% vào năm 2022 và đạt 20-40% vào năm 2027. Romania thì đã thành lập Trung tâm ROHYDROHUB để nghiên cứu về hydro xanh, chứng tỏ sự ủng hộ mạnh mẽ với công nghệ này.
Ở châu Á, Nhật Bản là quốc gia tiên phong trong nghiên cứu và phát triển công nghệ hydro. Từ năm 1992, Nhật Bản đã khởi xướng Mạng lưới năng lượng sạch quốc tế sử dụng hydro và đã không ngừng phát triển các kế hoạch chiến lược về hydro và pin nhiên liệu. Hàn Quốc cũng đặt mục tiêu trở thành quốc gia dẫn đầu thị phần ô tô và pin nhiên liệu hydro, với chính sách “Chế độ bắt buộc phát điện bằng Hydro” (HPS) được triển khai từ năm 2022 để thúc đẩy nền kinh tế hydro.
Tại Việt Nam, hydro hiện được sử dụng trong các ngành công nghiệp, đặc biệt là lọc dầu, hóa chất, sản xuất phân đạm và gang thép. Các nhà máy lọc dầu như Dung Quất và Nghi Sơn tiêu thụ hàng chục nghìn tấn hydro mỗi năm, và Việt Nam cũng đang từng bước nghiên cứu phát triển hydro xanh để đẩy mạnh quá trình công nghiệp hóa bền vững.
Trên đây, Intech Solar đã giúp bạn tìm hiểu thêm thông tin về Hydro xanh là gì và phân biệt các loại hydro khác nhau. Nhìn chung, hydro xanh được xem là tương lai của ngành năng lượng toàn cầu, khi ngày càng nhiều quốc gia đầu tư vào nghiên cứu và phát triển công nghệ nhằm giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và tiến tới một tương lai bền vững hơn.
