Hydro, năng lượng linh hoạt nhất của tương lai?

[Romano]

Khi mọi người đã quen với tiềm năng của thuỷ điện, điện mặt trời và điện gió, vẫn còn một nguồn năng lượng tái tạo khác rất đáng chú ý, đó chính là hydro.
Hiện nay, các quốc gia và doanh nghiệp trên khắp thế giới nỗ lực giảm thiểu lượng khí thải CO2. Mặc dù nhiệt điện và điện hạt nhân vẫn là những nguồn năng lượng phụ tải chính yếu trong đời sống chúng ta, có thể thấy năng lượng tái tạo đang ngày càng được coi trọng. Một nguồn năng lượng khác ngày càng thu hút sự chú ý và có thể sẽ trở thành nguồn năng lượng linh hoạt nhất trong tương lai là năng lượng hydro.

Hydro có thể được sử dụng để tạo ra điện năng

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). Sản xuất hydro thực ra khá đơn giản: Sử dụng điện để phân tách các phân tử H2O thành hydro và oxy.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.

Hydro rất sạch sẽ và cực kỳ linh hoạt

Ưu điểm 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 tiện 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.

Ứng dụng thực tiễn

Hệ thống H2One của Toshiba 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.

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.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.

Tại Kawasaki Marien, một địa điểm công cộng tại Kawasaki, phía Nam Tokyo (Nhật Bản), 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.

Ga Musashi Mizunokuchi của công ty Đường sắt Đông Nhật Bản là nhà ga đầu tiên được cấp điện bởi hệ thống H2One. Hệ thống thắp sáng cho các sân ga trong công tác vận hành hàng ngày. Vào mùa hè, nước nóng sinh ra trong quá trình phát điện được đưa đến các cột phun sương để làm mát nhà ga; đến mùa đông, nước nóng được cho chạy qua làm ấm các băng ghế, giúp hành khách thoải mái dễ chịu hơn trong khi chờ tàu. Trong trường hợp khẩn cấp hoặc sự cố mất điện, H2One sẽ tự vận hành độc lập, cấp nguồn điện liên tục ngoài lưới để thắp sáng một số nơi trong phòng đợi của nhà ga cũng như khu vệ sinh.

Trong ngành xây dựng, công ty Tokyu Construction hiện đang sử dụng hệ thống H2One để hỗ trợ phát triển ZEB (tòa nhà không năng lượng) 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.