Xe điện chưa lên ngôi, xe chạy bằng hydro đã lấn sân

Tháng 2 vừa qua, xe bus chạy bằng hydro lần đầu tiên được vận hành ở thành phố Madrid- Tây Ban Nha. Theo lời của chủ tịch vùng Madrid, Isabel Díaz Ayuso, "Ngày hôm nay, một cuộc cách mạng vận tải bắt đầu". Điều đó cho thấy sự ủng hộ và nỗ lực thúc đẩy nghiên cứu và phát triển xe chạy bằng hydro xanh ở Tây Ban Nha.

Không chỉ tại xứ sở bò tót, các nước Châu Âu khác cũng tăng cường nghiên cứu sản xuất hydro xanh. Ngay ở châu Á, Hàn Quốc cũng đưa xe bus chạy bằng hydro đi vào hoạt động. Nhật Bản đã xây dựng chiến lược "xã hội hydrogen" nhắm đến mục tiêu không khí thải, hiện có khoảng 4000 xe chạy bằng hydro ở đất nước mặt trời mọc.

Năng lượng sạch của tương lai

Đại dịch Covid-19 khiến cho nhu cầu tiêu thụ xe cá nhân ở châu Âu gia tăng mạnh. Ghi nhận trong năm 2021, số xe chạy điện tăng lên đáng kể, nhờ có các chính sách hỗ trợ từ phía chính phủ. Theo dữ liệu của Hãng Jato Dynamics, số xe điện bán ra tại châu Âu trong tháng 11-2021 chiếm đến 26%, tương đương cứ 4 xe bán ra lại có 1 xe điện. Như vậy, xe điện trở thành loại xe bán chạy thứ hai tại châu lục này, trong khi xe chạy diesel giảm còn 18%.

Thế nhưng, xe điện chưa thật sự được xem là giải pháp tối ưu cho môi trường vì nguồn điện dùng để sạc pin vẫn được tạo ra từ các nhà máy nhiệt điện, khí gas tự nhiên nên vẫn sản sinh lượng lớn cacbonic. Hơn thế nữa, tái chế pin xe điện khi hết thời hạn sử dụng cũng rất khó khăn, các chất thải độc hại trong pin xe điện khi ngấm vào đất và nước gây hại đến sức khỏe con người.

Xe chạy bằng hydro xanh được xem là giải pháp tối ưu nhất trong ngành công nghiệp ô tô. Khí hydro tạo ra phản ứng cháy nổ trong buồng đốt của động cơ đốt trong để sinh nhiệt, sinh công nhưng chỉ tạo khí thải là hơi nước (2 H2+O2→ 2 H2O).

Hơn thế nữa, quá trình sản xuất hydro xanh không tạo ra khí thải. Đó là dùng điện từ năng lượng mặt trời hoặc gió để tách hydro từ nước. Tuy nhiên, quá trình tạo ra hydro xanh từ năng lượng tái tạo lại có chi phí cao, và không thể sản xuất khí hydro liên tục từ mặt trời và gió.

Hiện nay, phần lớn H2 được tạo ra bằng than và khí methan (CH4), điện phân nước cũng được sử dụng tuy nhiên giá thành còn cao. Hydro được tạo ra bằng cách trên được gọi là hydro xám hay hydro lam… Các cách sản xuất như vậy vẫn tạo ra khí CO và CO2, gây ra ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, nhiều nước vẫn đẩy mạnh nghiên cứu quy trình sản xuất khí hydro không tạo khí thải với hy vọng hydro xanh là chìa khóa để làm chậm biến đổi khí hậu.

Một số cách sản xuất và phân loại Hydro. Nguồn: International Renewable Energy Agency

Thời gian nạp pin nhanh chóng, công suất lớn

Không chỉ giải quyết vấn đề môi trường, xe chạy bằng hydro còn có thời gian nạp nhiên liệu nhanh chóng. Thời gian bơm hydro chỉ từ 5 đến 10 phút, tương đương với xe xăng. Trong khi bộ sạc nhanh của Tesla (công suất 120 kW) cung cấp cho pin 80% năng lượng trong nửa giờ, BMW i3 hoặc Nissan Leaf có thể mất khoảng 4 hoặc 8 giờ tương ứng để được sạc đầy. Do đó với người dùng chuyên chạy xe đường dài, xe điện vẫn chưa thực sự lý tưởng.

Mặt khác, xét về công suất, Hydro được đánh giá làm việc tốt gấp 2 lần động cơ đốt trong. Cụ thể, hiệu suất làm việc của hydro chiếm ưu thế khi gấp 6 lần xăng. Trong khi đó, pin không được đánh giá cao về công suất đầu ra. Chỉ số này phụ thuộc vào hệ thống pin và tốc độ km/h. Hơn nữa, để không làm tuổi thọ của pin giảm xuống, người dùng cần có sự điều tiết bằng cách giữ tốc độ ổn định, không nên tăng tốc đột ngột khi vận hành xe sử dụng pin.

Còn nhiều trở ngại

Tuy xe chạy bằng hydro có công suất lớn, thời gian nạp pin nhanh chóng, nhưng giá cả của loại xe này không hề rẻ. Xe chạy bằng hydro có giá đắt gấp 3 lần xe chạy dầu, gấp đôi xe chạy điện. Thêm vào đó, cơ sở hạ tầng phục vụ dòng xe chạy hydro lại chưa đồng bộ. Ở Mỹ, có 20.000 trạm sạc pin cho xe điện, trong khi chỉ có 45 trạm sạc hydro chủ yếu nằm ở bang California.

Không chỉ gặp khó trong việc chia tách hydro, các nhà sản xuất còn gặp trở ngại trong việc lưu trữ và vận chuyển khí H2. Giá thành chi trả cho việc xây dựng hệ thống dẫn khí rất lớn, nếu xảy ra sơ suất, H2 rò rỉ ra ngoài có thể gây ra cháy nổ.

Mặc dù vậy, nhiều quốc gia trên thế giới đang rất tích cực xây dựng hệ thống dẫn khí Hydro do tin rằng đây là nguồn năng lượng của tương lai. Năm 2017, Nhật Bản đã xây dựng chiến lược xã hội hydrogen, mới đây nhất một công ty của nước này cũng giới thiệu tàu điện sử dụng nhiên liệu hydro. Theo một tờ báo của Tây Ban Nha, các nước châu Âu đang xây dựng đường ống dẫn khí hydro xanh dài 39.700 km kết nối 21 quốc gia. Nếu đề án phát triển hệ thống khí hydro thành công tại châu Âu thì châu Âu có thể giảm sự phụ thuộc khí đốt của Nga, công nghiệp ngành ô tô cũng bước sang một trang mới.