Buổi tọa đàm diễn ra dưới sự chủ trì của Giáo sư Vivian Yam từ Đại học Hồng Kông. Các diễn giả chính gồm Giáo sư Nigel Brandon, Đại học Hoàng gia London (Anh), Giáo sư Kazunari Domen, Đại học Tokyo (Nhật Bản), và đại diện cộng đồng năng lượng Việt Nam – ông Hà Đăng Sơn, Phó giám đốc kỹ thuật Chương trình Năng lượng phát thải thấp Việt Nam II (V-LEEP II).

Hydro cũng có tác động đến môi trường

Trong phần thuyết trình của Giáo sư Nigel Brandon (Đại học Hoàng gia London, Anh), khán giả đã được nghe về các công nghệ điện phân, đặc biệt là máy điện phân oxit rắn (SOEL) – công nghệ mà ông mô tả “hiệu suất vượt 100%” – dù điều này là bất khả thi. Ý tưởng chung của SOEL là tăng nhiệt độ lên mức cần ít điện hơn nhưng lại phân tách nhiều nước hơn. Nhiệt rẻ hơn điện, và thường có sẵn như một sản phẩm phụ của các quá trình khác. Vì vậy, SOEL mang lại cơ hội đạt được hiệu suất điện rất cao.

Vẫn còn nhiều thách thức đáng kể đối với công nghệ SOEL, vì công nghệ vẫn đang trong quá trình phát triển và chưa được thương mại hóa. Tuy nhiên, Giáo sư Brandon nhấn mạnh rằng pin nhiên liệu, bao gồm cả pin nhiên liệu oxit rắn (SOFC), đã có mặt trên thị trường, mặc dù chỉ chiếm một phần nhỏ trong ngành năng lượng toàn cầu.

Khả năng lưu trữ hydro cũng đạt được tiến bộ trên toàn cầu. Một trong những phương pháp đáng chú ý là lưu trữ hydro dưới lòng đất, trong các hang động được thiết kế phù hợp.

Một tiến bước khác đáng chú ý là sự xuất hiện của pin dòng chảy, một phương pháp sử dụng chất điện phân lỏng để lưu trữ năng lượng pin thông qua việc điều chỉnh trạng thái oxy hóa của chất điện phân. Phương pháp tiếp cận này giúp giảm thiểu việc sử dụng các chất oxy hóa trong bể chứa chất lỏng và thay vào đó sử dụng các bể có kích thước lớn hơn để lưu trữ một lượng lớn chất điện phân, từ đó tăng khả năng tích trữ năng lượng. Loại công nghệ này đặc biệt hữu ích khi cần lưu trữ năng lượng trong thời gian dài.

Giáo sư Brandon cũng nhấn mạnh mối tương quan giữa chi phí của hydro xanh và chi phí của điện tái tạo hoặc điện có hàm lượng carbon thấp. Khoảng 60-80% chi phí của hydro xanh gắn liền với giá điện này. Chi phí vốn của hydro xanh cũng rất quan trọng, và do đó, lượng điện sử dụng và chi phí điện là yếu tố chính tác động đến chi phí của hydro xanh.

Mặc dù hydro thường được coi là nguồn thay thế cho nhiên liệu hóa thạch, nó cũng có một số tác động đến môi trường. Giáo sư Brandon cho biết: “Chúng ta cần xây dựng được một hệ thống không bị rò rỉ và cần quan tâm đến việc sản xuất, lưu trữ, phân phối và sử dụng hydro hiệu quả”.

Tối ưu hóa quá trình quang xúc tác để tách nước

Giáo sư Kazunari Domen (Đại học Tokyo, Nhật Bản) trình bày về quá trình tách nước bằng quang xúc tác để sản xuất nhiên liệu và hydro bằng năng lượng mặt trời. Vì loại hydro này được sản xuất từ ​​​​năng lượng mặt trời và nước tinh khiết, nó có khả năng cung cấp năng lượng cũng như nhiên liệu gồm các chất hóa học sạch và bền vững, và do đó, trở thành một trong những nguồn năng lượng hứa hẹn nhất trong tương lai.

Tuy nhiên, chi phí để sản xuất hydro bằng phương pháp này vẫn cao hơn so với chi phí sản xuất hydro từ nhiêu liệu hóa thạch.

Có một số cách tiếp cận khác để tách nước. Về mặt kỹ thuật, pin mặt trời – còn được gọi là hệ thống quang điện – và điện phân hiện là hai phương pháp thực tế nhất để chuyển đổi nước thành hydro xanh. Dự án của Giáo sư Domen và các đồng nghiệp đã sử dụng nhiều loại vật liệu bán dẫn khác nhau nhằm tạo ra phản ứng tách nước. Và họ nhận thấy rằng, để đạt được hiệu suất chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng hydro cao hơn ở quy mô phòng thí nghiệm, việc sử dụng hệ thống quang điện hóa sẽ dễ dàng hơn.

Tuy nhiên, việc ứng dụng phương thức này vào thực tế vấp phải bài toán về quy mô. Trong khi đó, phản ứng quang xúc tác kém hiệu quả hơn nhưng dễ dàng mở rộng ra phạm vi lớn hơn.

Phần trình bày của Giáo sư Domen tập trung vào phương pháp quang xúc tác, tìm cách áp dụng trên diện rộng để tạo ra lượng lớn hydro xanh, với biện pháp đơn giản nhất là sử dụng phương pháp tách nước.

Trong tương lai, để áp dụng quang xúc tác vào tách nước ở quy mô lớn, chúng ta cần chú trọng vào việc nâng cao hiệu suất của quy trình, đưa nó vào sản xuất hàng loạt, tăng độ ổn định của các tấm quang xúc tác và tạo ra các tấm phân tách tốt hơn, theo Giáo sư Domen.

Bối cảnh Việt Nam: Có kế hoạch nhưng còn thách thức

Trong bối cảnh Việt Nam, nơi nhu cầu năng lượng không ngừng gia tăng cùng với cam kết đạt mục tiêu phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050, việc ưu tiên khử carbon trong ngành năng lượng trở rất nên quan trọng. Trong phần trình bày của mình, ông Hà Đăng Sơn (Phó giám đốc kỹ thuật Chương trình Năng lượng phát thải thấp Việt Nam II – V-LEEP II) đã giới thiệu về lịch sử chuyển dịch năng lượng từ năm 1895, khi phần lớn nhu cầu năng lượng được đáp ứng bằng nguồn sinh khối truyền thống. Sau đó là giai đoạn công nghiệp hóa với sự thống trị của than, dầu và khí đốt. Đến năm 2023, chúng ta đang ở giai đoạn chuyển dịch sang năng lượng xanh.

Việc thế giới vẫn phụ thuộc vào than đá là một thách thức, đặc biệt là ở khu vực châu Á – Thái Bình Dương khi nhu cầu năng lượng sơ cấp khá cao để đáp ứng tốc độ tăng trưởng kinh tế. Giải pháp là mở rộng các nguồn năng lượng tái tạo như gió, mặt trời và khí sinh học. Đặc biệt, khí đốt là giải pháp trung gian hiệu quả nhất hiện nay để thay thế than.

Sự biến động và tính linh hoạt cũng là một vấn đề lớn đối với các quốc gia đang phát triển, bên cạnh đó là vấn đề an ninh năng lượng. Để giải quyết những thách thức này, thế giới buộc phải tìm đến các nguồn năng lượng có tính linh hoạt cao, cho phép phát điện ở mức công suất lớn nhưng lại có khả năng lưu trữ và dễ dàng vận chuyển như khí hydro.

Đáng chú ý, cơ sở hạ tầng ngành khí đốt hiện tại của Việt Nam tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chuyển đổi này. Ông Sơn cũng lưu ý việc tận dụng cơ sở hạ tầng ngành khí đốt để thích ứng với quá trình chuyển đổi năng lượng ở các nước đang phát triển.

Là một nước đang cố gắng bắt kịp xu hướng của thế giới, Việt Nam hiện nằm trong top những quốc gia có tỷ trọng năng lượng tái tạo cao. Chính phủ Việt Nam đã xác định lộ trình phát triển hydro xanh, và nhấn mạnh điều này trong Nghị quyết 55 của Bộ Chính trị cũng như trong Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia VIII được phê duyệt gần đây, với trọng điểm không chỉ là tầm quan trọng của quá trình chuyển đổi sang hydro, mà còn lưu tâm các điều kiện để thương mại hóa công nghệ này và đề xuất mức giá hợp lý.

Với cơ sở hạ tầng công nghiệp khí đốt hiện tại, Việt Nam có thể sử dụng hệ thống đường ống khí đốt tự nhiên đang có để vận chuyển hydro. Trong thời gian tới, Việt Nam cũng có thể xem xét việc xây dựng một mạng lưới hydro chuyên dụng để đáp ứng nhu cầu mới.

Một số trở ngại trước mắt bao gồm vấn đề giá cả. Ngoài ra, việc thiếu các động lực mạnh mẽ trong quyết tâm thực hiện chuyển đổi xanh, cụ thể là từ hydro thông thường sang hydro xanh, là một thách thức, dù là với các quốc gia đang phát triển hay đã phát triển. Một số chính sách có thể bị chậm trễ trong việc triển khai, từ đó cản trở sự phát triển của ngành công nghiệp hydro xanh. Ngoài ra, một bài toán quan trọng khác là làm thế nào chúng ta có thể huy động được các nguồn lực – bao gồm tài chính, con người, kỹ thuật – để thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp xanh.

“Chúng ta có sẵn công nghệ, tiềm năng và chính sách. Nhưng còn một số điểm cần cải thiện để có thể hiện thực hóa những chính sách đó, như lộ trình, chiến lược cũng như sáng kiến ​​cụ thể nhằm hỗ trợ phát triển hydro xanh trong nước”, ông Sơn cho biết, và lưu ý rằng sự hỗ trợ và hợp tác quốc tế trong chuyển giao công nghệ cũng rất cần thiết.

Đối với trường hợp của Việt Nam, ông Sơn lưu ý hiện nay chính phủ vẫn duy trì mức giá năng lượng ổn định và hợp lý để người dân thu nhập thấp vẫn mua được, nhằm phục vụ nhu cầu hàng ngày. Nhưng với việc sử dụng hydro xanh, chi phí năng lượng cho các ứng dụng khác nhau có thể rất cao và không còn tính cạnh tranh nữa. Ông dự đoán sự chuyển đổi mạnh mẽ khó có thể diễn ra trong một khoảng thời gian ngắn, nhưng có thể trở thành hiện thực từ nay cho đến 2030 qua một cuộc cách mạng công nghệ.