Năng lượng hydro: Giải pháp cho an ninh năng lượng

Trong bối cảnh các quốc gia và doanh nghiệp trên khắp thế giới nỗ lực giảm thiểu lượng khí thải CO2 thì việc sử dụng hydro như một nguồn năng lượng sạch đã góp phần thúc đẩy nguồn năng lượng sạch và xanh để góp phần an ninh cho nguồn năng lượng toàn cầu.

Theo các chuyên gia về năng lượng tái tạo, Hydro có thể được sử dụng để tạo ra điện năng bởi vì Hydro là nguyên tố nhẹ nhất và phong phú nhất trong vũ trụ. Nói chung, hydro thường dùng để chỉ các phân tử H2 kết hợp từ hai hoặc nhiều nguyên tử. Trên Trái Đất, hydro phân tử nguyên chất khá hiếm, nhưng chúng ở khắp xung quanh ta dưới dạng hợp chất, dễ thấy nhất là nước (H2O).

Tạo ra điện từ hydro cũng đơn giản không kém, đó là phản ứng đảo ngược của điện phân nước. Hay nói cách khác, điện năng và nước nóng đều có thể được tạo ra qua phản ứng hoá học giữa hydro và oxy. Sau khi tạo ra, hydro cũng có thể được lưu trữ và sử dụng để sản xuất điện khi cần. Điều này được thực hiện thông qua một pin nhiên liệu, tạo ra điện năng bằng cách kích hoạt phản ứng hoá học giữa hydro và oxy.

Bên cạnh đó, Hydro rất sạch sẽ và cực kỳ linh hoạt nên khi sản xuất điện từ hydro là hoàn toàn không phát sinh khí thải CO2. Đây là một quy trình sạch sẽ và thân thiện với môi trường. Hydro cũng có thể được sản xuất từ nhiên liệu hoá thạch, nhất là khí thiên nhiên được chuyển hoá, và nhiều loại phương tiên giao thông sử dụng pin nhiên liệu (FCV) ngày nay cũng được cấp điện theo phương pháp này. Tuy vậy, nếu hydro được sản xuất thuần tuý từ năng lượng tái tạo như điện gió, thuỷ điện và điện mặt trời, chúng ta sẽ có một quy trình hoàn toàn không phát thải CO2 từ khâu sản xuất hydro đến khâu phát điện.

Không chỉ có vậy, hydro cũng vô cùng linh hoạt, có thể sử dụng để cấp điện cho mọi thứ từ tàu bè đến phi thuyền, cũng như cao ốc văn phòng, trung tâm giao thông, xe bus và xe hơi. Và bởi vì hydro có thể được lưu trữ, nó cũng sẽ được vận chuyển đến những địa điểm cần thiết.

Hydro là nguồn năng lượng của tương lai

Mọi lộ trình hướng đến một xã hội giảm khí thải carbon đều công nhận tầm quan trọng của năng lượng hydro. Bấy lâu nay Toshiba đã và đang cống hiến nguồn lực cho việc phát triển các công nghệ cũng như hệ thống thiết yếu, và hiện nay hệ thống hiện đại nhất của tập đoàn mang tên H2One.

H2One tích hợp mọi yếu tố cần thiết để hiện thực hoá một hệ thống cung cấp năng lượng tự vận hành trên nền tảng hydro: một hệ thống năng lượng mặt trời để phát điện; một ắc quy tĩnh để lưu điện; một đơn vị điện phân; một bồn chứa hydro; và một cụm pin nhiên liệu. Đó chính là đỉnh cao của giải pháp năng lượng sạch hiện hành.

Hệ thống này cũng có nhiều lợi ích khác. Như đã đề cập, năng lượng tái tạo ngày càng quan trọng, nhưng sản lượng biến thiên phụ thuộc vào thời điểm trong ngày, thời tiết, và thậm chí khí hậu từng mùa. Hydro sẽ chấm dứt những yếu tố bất định đó. Cũng như bình điện ắc quy, hydro có thể được lưu trữ và bù đắp cho sự thiếu ổn định nguồn cung từ năng lượng tái tạo. Và khác với bình ắc quy, hydro không bị thoái hoá theo thời gian, lưu trữ bao lâu cũng được cho đến khi cần sử dụng.

Nhằm tìm ra phương thức tốt nhất để xúc tiến chuyển đổi sang nền kinh tế hydro, các kỹ sư và nhà phát triển sản phẩm của Toshiba làm việc trong dự án H2One đã nghiên cứu kỹ lưỡng sự phát triển của các nguồn năng lượng tái tạo và cách chúng mở đường cho công nghệ phát điện đa dạng hơn. Họ nhận ra rằng H2One có thể giúp sản xuất điện đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ của địa phương, và đạt được khả năng tự cung tự cấp.

Một nguồn cảm hứng sáng tạo khác đến từ việc nghiên cứu phục hồi sau thảm hoạ, nơi H2One đóng vai trò cung cấp sợi dây cứu sinh. Trên thực tế, việc này đã trở thành hiện thực ở Kawasaki Marien, một địa điểm công cộng tại Kawasaki, phía Nam Tokyo. Tại đó hệ thống H2One được lắp đặt để sản xuất điện năng, nhưng trong trường hợp xảy ra thảm hoạ, hệ thống sẽ lưu trữ hydro nhằm cung cấp điện và nước nóng trong vòng 1 tuần cho khoảng 300 người sơ tán.

Hydro đem lại những giải pháp thực tế

Theo đại diện của Toshiba, bất cứ công nghệ nào cũng phải được kiểm chứng bằng hiệu năng thực tế. H2One đã và đang chứng tỏ sự hữu dụng của mình tại nhiều nơi với đặc điểm địa phương rất khác nhau.

Ví dụ H2One tại ga xe lửa Musashi Mizunokuchi và đây là nhà ga đầu tiên được cấp điện bởi hệ thống H2One để chuyên chở 80.000 hành khách mỗi ngày và hệ thống thắp sáng cho các sân ga trong công tác vận hành hàng ngày. Hay trong ngành xây dưng, đang có một phong trào toàn cầu nhằm hiện thực hoá các toà nhà không năng lượng hoặc tiệm cận mục tiêu đó, bằng cách sử dụng năng lượng tái tạo để thắp sáng, sưởi ấm, thông gió, và điều hoà nhiệt độ. Tại Nhật Bản, công ty xây dựng Tokyu Construction hiện đang sử dụng hệ thống H2One để hỗ trợ phát triển ZEB tại Viện Công nghệ Xây dựng Tokyu. Một hệ thống điện mặt trời tích hợp và H2One tạo ra hydro, lưu trữ và sử dụng trong pin nhiên liệu khi cần thiết.

Minh Thi