Xe chạy bằng hydro “cạnh tranh” xe điện: Liệu năng lượng hydro có thể sớm làm nên một cuộc cách mạng?

Việc phát triển nguồn nhiên liệu thay thế cho khí đốt từ Nga vốn chỉ là một phần chính sách chống biến đổi khí hậu đã trở thành một ưu tiên khi căng thẳng leo thang. Theo cùng nỗ lực đó, tiềm năng sử dụng nhiên liệu hydro lại càng được đánh giá kỹ càng. 

Đúng là năng lượng hydro có thể cháy mà chỉ thải ra hơi nước thay vì chất thải các bon, mặc dù phương thức sản xuất ra hydro phổ biến nhất hiện này vẫn là quy trình phát thải CO2. Ở quy mô nhỏ, hydro có tiềm năng thay thế các mạng lưới điện có khả năng dự trữ ngắn hạn hiện nay vốn vận hành nhờ các cục pin lithium ion (như nhiều loại điện gió, điện mặt trời - ND). Qua những gì được bàn bạc đến nay, việc chuyển dịch sang nền kinh tế dựa trên hydro là hợp lý.

Về lý thuyết, hydro có thể dùng làm nhiên liệu máy bay hay các phương tiện và phương tiện và tàu thuyền chuyên chở hạng nặng. Một số nhà vận hành ống dẫn khí đốt đang nghiên cứu cách vận chuyển khí hydro qua đường ống có sẵn hiện nay. Tiếc thay, hydro có tính phản ứng hoá học rất cao và có thể lọt qua phân tử của hầu hết các loại thùng chứa. Nó có thể “ăn mòn” nhiều loại thép trong nhiệt độ và áp suất cao. Quá trình này có tên gọi là “khử các bon” hoặc “nhiễm hydro”. Ở nhiệt độ và áp suất trong phòng, hydro có thể gây nên “hoá giòn” thép và các kim loại khác, cũng là một kiểu ăn mòn.

Thép bị hydro "hoá giòn" Ảnh: CEphoto, Uwe Aranas

Hydro kết hợp với không khí trong không gian kín có thể gây ra nổ. Việc tích trữ các túi khí hydro sản sinh ra từ pin nhiên liệu và máy tạo oxy dưới các tàu ngầm có vẻ như đã gây cháy nổ. Gần đây nhất, tàu ngầm của hải quân Argentina đã chìm vào tháng 11/2017 sau một vụ nổ có khả năng do tích trữ khí. Tất nhiên, hydro vẫn được sử dụng thường xuyên trong các quy trình hoá học và tinh lọc nhiên liệu hoá thạch. Các nhà máy này sử dụng các đường ống đặc tuyển để truyền hydro được gia công, lắp ráp và đánh giá kỹ càng, có tính toán đến các đặc tính vật lý riêng của nhiên liệu này. Tuy nhiên, những nhà máy đó lại không có tại các khu vực dân cư đông đúc. Một trong nguyên liệu dùng phổ biến biến nhất để xử lý hydro là “thép pha gama không gỉ”. Vật liệu này chứa lượng lớn niken và cờ rôm, và nếu được chọn để sản xuất trên quy mô lớn, sẽ đặt ra khó khăn thực sự về nguồn cung cho một xã hội chuyển đổi sang sử dụng hydrogen.

Tàu ngầm của Hải quân Argentina bị chìm vào 2017, nguyên nhân cho là khí hydro phát nổ Ảnh: AP/ Hải quân Argentina

Làm ra các thiết bị sử dụng năng lượng hydro cần các công nghệ hàn phức tạp, đòi hỏi các khí loại khí hiếm như argon để đảm bảo chất lượng mối hàn. Mặc dù argon đã được sử dụng rộng rãi không chỉ vào các thiết bị này và nhiều ứng dụng khác, sản xuất khí này vẫn rất đắt đỏ và khó khăn, ngay cả trong quy mô lớn như hiện nay. Những thách thức này không thể giải quyết đơn giản bằng cách cứ ném thật nhiều tiền vào hay tổ chức các hội thảo dày đặc trình chiếu PowerPoint rực rỡ.

Để phổ cập rộng rãi một loạt công nghệ ra toàn xã hội thì thiếu hụt thực sự nhất là nguồn lao động có tay nghề. Cũng chính điểm yếu này là rào cản thực tế nhất đối với việc đẩy nhanh phát triển năng lượng nguyên tử.

Westinghouse, công ty sản xuất lò phản ứng hạt nhân và điện lâu đời của Mỹ, đã suýt khiến Toshiba phá sản khi người khổng lồ Nhật Bản (giờ đã bé hơn) mua lại nhánh năng lượng hạt nhân của công ty vào 2006. Bản thân Westinghouse cũng phá sản năm 2017. Trong biên bản phá sản của họ, rõ ràng mức chi phí đội thêm “kết liễu” hai nhà máy hạt nhân Westinghouse chủ yếu đến từ nhân công. Thợ hàn, người vận hành các công cụ và người giám sát quy trình có chuyên môn không hề rẻ và dồi dào về nguồn cung. Dự án lò phản ứng “Unit 3” của Pháp nằm tại Flamanville, Normandy cũng đã gặp phải vấn đề trong việc tìm và giám sát thợ hài có chuyên môn. Nhà máy đáng ra phải đi vào vận hành năm any, thế nhưng nó được rời lịch lần thứ hai sang năm 2023.

Nhà máy điện hạt nhân của Wettinghouse được Toshiba mua lại

Sử dụng thêm một lượng nhỏ nhiên liệu hydrogen, khoảng 20%, trong các đường truyền tải khí đốt đường dài hiện tại có vẻ khả thi. Thế nhưng sử dụng hydrogen khối lượng lớn trong mạng lưới phân phối và “đường truyền dịch vụ” cho khu dân cư và các khu làm việc khác sẽ nguy hiểm hơn nhiều. Tất cả điều này phải xét đến trước khi ta đi ngồi tính chuyện mình sử dụng được bao nhiều platium tái chế từ bộ lọc khí thải từ xe oto chạy xăng vào quá trình vận chuyển và dự trữ hydrogen. Lượng platium có thể đủ cho vài dự án thí điểm. Nhưng nguồn platium khai thác sắp tới sẽ giảm, và ta vẫn chưa thể tiên liệu được gì về nền kinh tế tuần hoàn cho một thế giới dựa vào hydro. Đạt đến mục tiêu “phát thải carbon bằng không” với nền kinh tế hydro vẫn nằm ở một tương lai xa vời.