Hydro hồng - Giải pháp đầy hứa hẹn

EDF Energy cho rằng, hydro sản xuất từ năng lượng hạt nhân có thể đóng một vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi năng lượng

Sứ mệnh của hydro

Hơn một lần, các quốc gia trên khắp thế giới đã đưa vấn đề năng lượng hạt nhân vào các chương trình nghị sự, với kế hoạch xây dựng một số nhà máy điện hạt nhân mới trên toàn cầu. Động thái này chủ yếu là phản ứng với cuộc xung đột Nga- Ukraine dẫn đến mất an ninh năng lượng, nhưng nó cũng cho thấy rằng thế giới vẫn phụ thuộc vào dầu khí của một số cường quốc.

Trong vài năm qua, rất nhiều người nổi tiếng và giới khoa học đã đề cập đến vai trò của hydro trong quá trình chuyển đổi sang nguồn năng lượng bền vững hơn, từ ông chủ Tesla Elon Musk đến Chủ tịch Ủy ban châu Âu Ursula von der Leyen.

Elon Musk bày tỏ sự hoài nghi về tính hữu ích của hydro, nhưng nhiều người tin rằng hydro có thể làm giảm lượng khí thải trong nhiều lĩnh vực quan trọng, bao gồm vận chuyển hàng không, công nghiệp nặng và vận tải biển. Trong khi đó, hydro được các nhà khoa học coi là một nguồn nhiên liệu sạch và có tầm quan trọng đặc biệt, đảm bảo tương lai giảm thiểu carbon.

Hydro đóng vai trò quan trọng trong chuyển đổi sang nhiên liệu bền vững

Khi ngày càng có nhiều quốc gia tìm kiếm các giải pháp thay thế cho khí đốt tự nhiên, dầu diesel và nhiên liệu máy bay, nhiều doanh nghiệp đã chạy đua để phát triển các dự án hydro xanh trong những năm gần đây nhằm duy trì tính cạnh tranh.

Nhiều người tin rằng hydro xanh là nguồn năng lượng tái tạo có thể thay thế nhiên liệu hóa thạch. Trong khi hydro xám và xanh dương sử dụng khí đốt tự nhiên trong quá trình sản xuất, hydro xanh dựa vào quá trình điện phân được cung cấp bởi các nguồn năng lượng tái tạo, trong đó nước được phân tách thành hydro và oxy.

Vì sản xuất hydro xanh rất tốn kém nên hiện tại, phần lớn việc sản xuất hydro tiếp tục dựa vào khí đốt tự nhiên. Năng lượng hạt nhân được sử dụng để sản xuất hydro màu hồng, khiến nó không có carbon.

Với nhiều lựa chọn năng lượng tái tạo hơn, nhiều quốc gia đang cố gắng trở nên độc lập hơn về năng lượng. Do đó, hydro hồng có thể là một trong những nguồn năng lượng quan trọng nhất trong tương lai.

Hơi nước bốc lên từ tháp giải nhiệt của Nhà máy Điện hạt nhân EDF ở Cruas, Pháp

Tương lai nào cho hydro hồng?

Theo Cơ quan Năng lượng quốc tế (IEA), sản lượng hydro phát thải thấp chiếm chưa đến 1% sản lượng hydro trên toàn thế giới vào năm 2021. Rachael Rothman, đồng giám đốc của Trung tâm tương lai bền vững Grantham tại Đại học Sheffield, nghĩ rằng hydro hồng có thể cung cấp một giải pháp thay thế rất quan trọng cho hydro xanh, giúp ngành công nghiệp mở rộng nhanh hơn.

Rothman giải thích: "Nếu bạn tách nước, bạn sẽ thu được hydro và oxy. Tuy nhiên, năng lượng là cần thiết cho việc tách nước. Hydro màu hồng được sử dụng để tách nước bằng năng lượng hạt nhân. Do không có carbon trong nước nên toàn bộ hệ thống có hàm lượng carbon thấp. Vì nó là hạt nhân nên nguồn năng lượng cũng có hàm lượng carbon rất thấp.

Tại Vương quốc Anh, EDF Energy đang xem xét ý tưởng sản xuất hydro hồng tại Nhà máy Hạt nhân Sizewell C 3,2 GW đã được phê duyệt gần đây.

Theo trang web EDF, "Tại Sizewell C, chúng tôi đang xem xét cách sản xuất và sử dụng hydro theo nhiều cách khác nhau." Trước hết, nó có thể làm giảm lượng khí thải được tạo ra trong quá trình xây dựng nhà máy điện. Thứ hai, một khi Sizewell C hoạt động, chúng tôi hy vọng sẽ sử dụng một phần nhiệt mà nó tạo ra (cùng với điện) để tạo ra hydro hiệu quả hơn. EDF cho rằng hydro được sản xuất bằng năng lượng hạt nhân sẽ đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi năng lượng.

Bộ Năng lượng (DoE) Mỹ đang đầu tư hàng tỷ USD để giúp giảm chi phí và mở rộng quy mô hydro sạch, tìm đến các nhà máy hạt nhân của Mỹ để hỗ trợ sản xuất. Nhiệt và điện liên tục cần thiết để sản xuất hydro ít phát thải có thể được cung cấp bởi các lò phản ứng hạt nhân truyền thống và tiên tiến. DoE cho rằng điều này cũng có thể giúp thu hút sự hỗ trợ cho việc tạo ra các nhà máy hạt nhân mới.

Người ta ước tính rằng một lò phản ứng hạt nhân 1.000 MW có thể hỗ trợ sản xuất 150.000 tấn hydro hàng năm. Lượng hydro này có thể được sử dụng để sản xuất phân bón, lọc dầu, sản xuất thép, thiết bị xử lý vật liệu, phương tiện chạy bằng pin nhiên liệu, nhiên liệu tổng hợp không chứa carbon, v.v.

Để hỗ trợ phát triển các dự án hydro hồng trên toàn thế giới, Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) đã tạo ra Chương trình Đánh giá kinh tế hydro (HEEP). Đây là một công cụ miễn phí đánh giá hiệu quả kinh tế của việc sản xuất hydro hồng quy mô lớn. Cơ quan Năng lượng hạt nhân, Viện năng lượng hạt nhân, Phòng thí nghiệm quốc gia Idaho, Tập đoàn Năng lượng hạt nhân Emirates, IAEA, các tổ chức phi chính phủ đến từ Canada, Phần Lan, Pháp, Nhật Bản, Hàn Quốc, Các Tiểu vương quốc Arập Thống nhất, Anh và Mỹ đã đóng góp để khuyến khích phát triển nhiều dự án hydro hồng hơn.

Chi phí sản xuất và giảm lượng khí thải là hai lợi ích chính của việc sử dụng năng lượng hạt nhân trong sản xuất hydro. Điện được tạo ra bằng năng lượng hạt nhân để điện phân nước để sản xuất hydro hồng. Hydro xanh được sản xuất bằng năng lượng tái tạo với hệ số công suất 20–40%, trong khi hydro hồng sử dụng năng lượng nhân với hệ số công suất tới 90%, dẫn đến giảm giá đáng kể. Lượng khí thải carbon của hydro hồng được cho là tương tự như lượng khí thải carbon của hydro xanh sử dụng năng lượng tái tạo.

Mặc dù hydro hồng hiện chưa được thảo luận nhiều, nhưng thế giới có thể sẽ chứng kiến sự gia tăng đáng kể các dự án hydro hồng được sản xuất bằng năng lượng hạt nhân trong những năm tới, khi nhiều quốc gia một lần nữa tìm cách tăng công suất năng lượng hạt nhân như một phần của quá trình chuyển đổi xanh.

Khi các công ty năng lượng và chính phủ trên toàn thế giới tìm kiếm các giải pháp thay thế nhiên liệu hóa thạch, trong đó hydro là nhiên liệu được sử dụng linh hoạt, rộng rãi, hydro hồng có thể sẽ đạt được "lực kéo" giống như hydro xanh.

EDF Energy cho rằng, hydro sản xuất từ năng lượng hạt nhân có thể đóng một vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi năng lượng

Sứ mệnh của hydro

Hơn một lần, các quốc gia trên khắp thế giới đã đưa vấn đề năng lượng hạt nhân vào các chương trình nghị sự, với kế hoạch xây dựng một số nhà máy điện hạt nhân mới trên toàn cầu. Động thái này chủ yếu là phản ứng với cuộc xung đột Nga- Ukraine dẫn đến mất an ninh năng lượng, nhưng nó cũng cho thấy rằng thế giới vẫn phụ thuộc vào dầu khí của một số cường quốc.

Trong vài năm qua, rất nhiều người nổi tiếng và giới khoa học đã đề cập đến vai trò của hydro trong quá trình chuyển đổi sang nguồn năng lượng bền vững hơn, từ ông chủ Tesla Elon Musk đến Chủ tịch Ủy ban châu Âu Ursula von der Leyen.

Elon Musk bày tỏ sự hoài nghi về tính hữu ích của hydro, nhưng nhiều người tin rằng hydro có thể làm giảm lượng khí thải trong nhiều lĩnh vực quan trọng, bao gồm vận chuyển hàng không, công nghiệp nặng và vận tải biển. Trong khi đó, hydro được các nhà khoa học coi là một nguồn nhiên liệu sạch và có tầm quan trọng đặc biệt, đảm bảo tương lai giảm thiểu carbon.

Hydro đóng vai trò quan trọng trong chuyển đổi sang nhiên liệu bền vững

Khi ngày càng có nhiều quốc gia tìm kiếm các giải pháp thay thế cho khí đốt tự nhiên, dầu diesel và nhiên liệu máy bay, nhiều doanh nghiệp đã chạy đua để phát triển các dự án hydro xanh trong những năm gần đây nhằm duy trì tính cạnh tranh.

Nhiều người tin rằng hydro xanh là nguồn năng lượng tái tạo có thể thay thế nhiên liệu hóa thạch. Trong khi hydro xám và xanh dương sử dụng khí đốt tự nhiên trong quá trình sản xuất, hydro xanh dựa vào quá trình điện phân được cung cấp bởi các nguồn năng lượng tái tạo, trong đó nước được phân tách thành hydro và oxy.

Vì sản xuất hydro xanh rất tốn kém nên hiện tại, phần lớn việc sản xuất hydro tiếp tục dựa vào khí đốt tự nhiên. Năng lượng hạt nhân được sử dụng để sản xuất hydro màu hồng, khiến nó không có carbon.

Với nhiều lựa chọn năng lượng tái tạo hơn, nhiều quốc gia đang cố gắng trở nên độc lập hơn về năng lượng. Do đó, hydro hồng có thể là một trong những nguồn năng lượng quan trọng nhất trong tương lai.

Hơi nước bốc lên từ tháp giải nhiệt của Nhà máy Điện hạt nhân EDF ở Cruas, Pháp

Tương lai nào cho hydro hồng?

Theo Cơ quan Năng lượng quốc tế (IEA), sản lượng hydro phát thải thấp chiếm chưa đến 1% sản lượng hydro trên toàn thế giới vào năm 2021. Rachael Rothman, đồng giám đốc của Trung tâm tương lai bền vững Grantham tại Đại học Sheffield, nghĩ rằng hydro hồng có thể cung cấp một giải pháp thay thế rất quan trọng cho hydro xanh, giúp ngành công nghiệp mở rộng nhanh hơn.

Rothman giải thích: "Nếu bạn tách nước, bạn sẽ thu được hydro và oxy. Tuy nhiên, năng lượng là cần thiết cho việc tách nước. Hydro màu hồng được sử dụng để tách nước bằng năng lượng hạt nhân. Do không có carbon trong nước nên toàn bộ hệ thống có hàm lượng carbon thấp. Vì nó là hạt nhân nên nguồn năng lượng cũng có hàm lượng carbon rất thấp.

Tại Vương quốc Anh, EDF Energy đang xem xét ý tưởng sản xuất hydro hồng tại Nhà máy Hạt nhân Sizewell C 3,2 GW đã được phê duyệt gần đây.

Theo trang web EDF, "Tại Sizewell C, chúng tôi đang xem xét cách sản xuất và sử dụng hydro theo nhiều cách khác nhau." Trước hết, nó có thể làm giảm lượng khí thải được tạo ra trong quá trình xây dựng nhà máy điện. Thứ hai, một khi Sizewell C hoạt động, chúng tôi hy vọng sẽ sử dụng một phần nhiệt mà nó tạo ra (cùng với điện) để tạo ra hydro hiệu quả hơn. EDF cho rằng hydro được sản xuất bằng năng lượng hạt nhân sẽ đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi năng lượng.

Bộ Năng lượng (DoE) Mỹ đang đầu tư hàng tỷ USD để giúp giảm chi phí và mở rộng quy mô hydro sạch, tìm đến các nhà máy hạt nhân của Mỹ để hỗ trợ sản xuất. Nhiệt và điện liên tục cần thiết để sản xuất hydro ít phát thải có thể được cung cấp bởi các lò phản ứng hạt nhân truyền thống và tiên tiến. DoE cho rằng điều này cũng có thể giúp thu hút sự hỗ trợ cho việc tạo ra các nhà máy hạt nhân mới.

Người ta ước tính rằng một lò phản ứng hạt nhân 1.000 MW có thể hỗ trợ sản xuất 150.000 tấn hydro hàng năm. Lượng hydro này có thể được sử dụng để sản xuất phân bón, lọc dầu, sản xuất thép, thiết bị xử lý vật liệu, phương tiện chạy bằng pin nhiên liệu, nhiên liệu tổng hợp không chứa carbon, v.v.

Để hỗ trợ phát triển các dự án hydro hồng trên toàn thế giới, Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) đã tạo ra Chương trình Đánh giá kinh tế hydro (HEEP). Đây là một công cụ miễn phí đánh giá hiệu quả kinh tế của việc sản xuất hydro hồng quy mô lớn. Cơ quan Năng lượng hạt nhân, Viện năng lượng hạt nhân, Phòng thí nghiệm quốc gia Idaho, Tập đoàn Năng lượng hạt nhân Emirates, IAEA, các tổ chức phi chính phủ đến từ Canada, Phần Lan, Pháp, Nhật Bản, Hàn Quốc, Các Tiểu vương quốc Arập Thống nhất, Anh và Mỹ đã đóng góp để khuyến khích phát triển nhiều dự án hydro hồng hơn.

Chi phí sản xuất và giảm lượng khí thải là hai lợi ích chính của việc sử dụng năng lượng hạt nhân trong sản xuất hydro. Điện được tạo ra bằng năng lượng hạt nhân để điện phân nước để sản xuất hydro hồng. Hydro xanh được sản xuất bằng năng lượng tái tạo với hệ số công suất 20–40%, trong khi hydro hồng sử dụng năng lượng nhân với hệ số công suất tới 90%, dẫn đến giảm giá đáng kể. Lượng khí thải carbon của hydro hồng được cho là tương tự như lượng khí thải carbon của hydro xanh sử dụng năng lượng tái tạo.

Mặc dù hydro hồng hiện chưa được thảo luận nhiều, nhưng thế giới có thể sẽ chứng kiến sự gia tăng đáng kể các dự án hydro hồng được sản xuất bằng năng lượng hạt nhân trong những năm tới, khi nhiều quốc gia một lần nữa tìm cách tăng công suất năng lượng hạt nhân như một phần của quá trình chuyển đổi xanh.

Khi các công ty năng lượng và chính phủ trên toàn thế giới tìm kiếm các giải pháp thay thế nhiên liệu hóa thạch, trong đó hydro là nhiên liệu được sử dụng linh hoạt, rộng rãi, hydro hồng có thể sẽ đạt được "lực kéo" giống như hydro xanh.

Một lò phản ứng hạt nhân 1.000 MW có thể hỗ trợ sản xuất 150.000 tấn hydro mỗi năm, có thể được sử dụng cho sản xuất phân bón, lọc dầu, sản xuất thép, thiết bị xử lý vật liệu, phương tiện chạy bằng pin nhiên liệu, nhiên liệu tổng hợp không chứa carbon.

Minh Quân

Cập nhật tin tức công nghệ mới nhất tại fanpage Công nghệ & Cuộc sống