Viễn cảnh nền kinh tế hydrogen(hydrogen economy)

Chúng ta đang đứng trên ngưỡng cửa của buổi giao thời trọng đại, chuyển tiếp sang một thời kì năng lượng mới đa dạng hóa. Nguồn năng lượng đầy tiềm năng đó chính là hydrogen, nó được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực:

phát điện, vận tải, công nghiệp, dân dụng và thương mại. Trong tương lai khi công nghệ dần hoàn thiện, hydrogen sẽ được sản xuất dựa trên các công nghệ sạch như điện phân các nguồn tái tạo, hay chuyển hóa nhiệt từ các nguyên liệu hóa thạch ban đầu (cùng với kỹ thuật thu hồi carbon). Ngoài ra nó có thể được lưu trữ, chuyên chở bằng các phương tiện vận tải; vận chuyển trong các ống dẫn khí.

Trong tương lai gần, hydrogen sẽ được sản xuất từ khí thiên nhiên qua công nghệ chuyển hóa nhiệt. Công nghệ này còn đang trong giai đoạn hoàn thiện như sản xuất hydrogen bằng điện phân dùng năng lượng tái tạo, hay trực tiếp từ phương pháp quang sinh học, cùng với công nghệ than sạch… Tất cả sẽ ngày càng trở nên “chi phí – hiệu quả” hơn và góp phần hình thành một hệ thống sản xuất hydrogen nội địa đa dạng phong phú, do nó có thể sản xuất từ nhiều nguồn, đây là thế mạnh của hydrogen. Mỗi khu vực, tùy điều kiện của mình có thể có những cách kết hợp các nguồn khác nhau để tạo ra hydrogen. Cơ sở hạ tầng cho hệ thống lưu trữ, phân phối hydrogen cần được xây dựng dần. Nó có thể dựa trên những công nghệ tiên tiến về xây dựng đường ống dẫn dầu khí hiện tại.

Chúng ta có thể sử dụng hydrogen trong các động cơ đốt trong, tương tự như các động cơ trong các phương tiện giao thông dùng xăng dầu hiện nay, chỉ với một số thay đổi nhỏ về cấu trúc. Hydrogen cháy sạch hơn (không thải, sản phầm phụ chỉ là nước) và hiệu quả hơn xăng dầu thông thường. Do đó các động cơ đốt trong dùng hydrogen đã và đang dần trở thành hiện thực trong bước chuyển tiếp công nghệ này.

Quan trọng hơn, đó là ứng dụng của hydrogen làm nhiên liệu cho pin nhiên liệu, một công nghệ đầy triển vọng trong tương lai. Về cơ bản, pin nhiên liệu hydrogen vận hành tương tự như quá trình nghịch của phản ứng điện phân: khí hydrogenvà oxygen từ không khí kết hợp với nhau trong một phản ứng điện hóa có xúc tác để tạo nên dòng điện và nước sinh ra tinh khiết đến nỗi có thể uống được. Bên cạnh ưu điểm là không thải khí ô nhiễm, pin nhiên liệu còn vận hành êm ả, không gây chấn động hay tiếng động và có thể đạt được hiệu suất cao gấp hai đến ba lần động cơ đốt trong. Pin nhiên liệu còn có thể được kết nối từ nhiều module khác nhau nên có thể tạo được công suất đầu ra linh hoạt như ý muốn. Hơn nữa, pin nhiên liệu cũng có nhiều loại, nên nó có thể có nhiều kiểu ứng dụng phong phú khác nhau, từ các ứng dụng di động nhỏ như laptop – máy tính xách tay (50- 100 W) hay đến cả các trạm phát điện lớn với công suất cả trăm MW (1-200 MW). Một khi những công nghệ pin nhiên liệu trở nên hoàn thiện, chúng có thế được sản xuất và ứng dụng trực tiếp ngay trong các hộ gia đình, các thiết bị văn phòng, công nghiệp. Mặc dù tiềm năng pin nhiên liệu có thể phục vụ cho gần như mọi mặt của nền kinh tế, hiện tại, nó vẫn còn tương đối đắt đỏ so với động cơ đốt trong thông thường. Pin nhiên liệu cần phát triển hơn nữa, nâng cao độ bền và giảm giá thành để có thể ứng dụng rộng rãi trên thực tế.

Bước chuyển tiếp sang nền kinh tế hydrogen sẽ cần có thời gian và phải trải qua nhiều giai đoạn. Các giai đoạn được xác định bởi những tiến bộ về công nghệ và sự chấp nhận của thị trường. Thêm vào đó, việc giáo dục về an toàn hydrogen cũng cần được nỗ lực xúc tiến để đảm bảo và thuyết phục cộng đồng sẵn sàng cho hydrogen ngày càng trở nên phổ biến hơn. Nhà nước – chính phủ, công nghiệp và cộng đồng, tất cả sẽ đóng những vai trò quan trọng quyết định.

Nhà nước sẽ là người hỗ trợ chính cho việc nghiên cứu và phát triển công nghệ, cũng như trong việc phát triển các quy định luật pháp và tiêu chuẩn an toàn cho việc sử dụng hydrogen. Nhà nước cũng có thể sử dụng chính sách kích thích thị trường và khuyến khích các công nghệ năng lượng hydrogen. Vai trò của nền công nghiệp là xác định khi nào các công nghệ đã sẵn sàng cho bước chuyển tiếp vào thị trường, và thiết lập nên cơ sở sản xuất để cung cấp các thành phần của công nghệ. Công nghiệp cùng với cộng đồng, sẽ xác định những đòi hỏi của người tiêu dùng và sự chấp nhận của thị trường đối với các công nghệ này.

Bước chuyển tiếp sẽ đòi hỏi những nỗ lực đầu tư đáng kể ban đầu. Tuy nhiên, kết quả đạt được sẽ là một nền kinh tế ổn định và bền vững, sử dụng những nguồn tài nguyên tái tạo được sẵn có của địa phương để cung cấp nguồn điện năng và nhiên liệu sạch đáp ứng cho các nhu cầu năng lượng của chúng ta.