Một nhà phát triển công nghệ sản xuất hydro đã thông báo hôm thứ Ba rằng họ đã hoàn thành hai giếng thí điểm ở Quebec, một động thái có thể thúc đẩy sản xuất hydro quy mô lớn từ các tầng đá ngầm dưới lòng đất.

Dự án thí điểm tại Quebec là lần triển khai thực địa đầu tiên công nghệ Hydro khoáng chất được chế tạo (EMH) của Vema Hydrogen và theo công ty, đây là một bước phát triển quan trọng trên con đường hướng tới việc khai thác nguồn cung cấp hydro quy mô gigawatt, có thể thu hút và cung cấp năng lượng cho các ngành công nghiệp giá trị cao, hỗ trợ tăng trưởng khu vực và định nghĩa lại những gì có thể đạt được trong việc khử carbon ở Bắc Mỹ.

Việc hoàn thành các giếng thí điểm diễn ra ngay sau thông báo hồi tháng 12 của Vema về thỏa thuận mua bán hydro với Verne, một nhà cung cấp giải pháp điện năng và làm mát tại chỗ cho các trung tâm dữ liệu. Thông qua thỏa thuận đó, hydro sạch của Vema sẽ được Verne tận dụng để cung cấp điện năng giá cả phải chăng, đáng tin cậy và ít phát thải cho khách hàng trung tâm dữ liệu của họ, với hoạt động bắt đầu sớm nhất vào năm 2028.

“Hydro tự nhiên là một yếu tố quan trọng đang nhanh chóng nổi lên như nguồn năng lượng sơ cấp mới đầu tiên trong nhiều thập kỷ”, Ran Narayanasamy, Giám đốc điều hành của MAX Power Mining , một công ty thăm dò hydro tự nhiên ở Saskatchewan, Canada, cho biết.

“Tất cả lượng hydro được sử dụng hiện nay, trong bối cảnh nhu cầu ngày càng tăng, đều được sản xuất,” ông nói với TechNewsWorld. “Ưu điểm của hydro tự nhiên là nó sạch hơn và tiết kiệm chi phí hơn. Nó được khai thác trực tiếp từ lòng đất.”

Tiềm năng to lớn hơn của phương pháp tiếp cận của Vema phụ thuộc vào việc hydro tự nhiên so sánh như thế nào với các phương pháp sản xuất hiện có.

Không phải tất cả H đều giống nhau

Giám đốc điều hành của Vema, Pierre Levin, giải thích rằng hydro là nguồn năng lượng duy nhất khi đốt cháy sẽ giải phóng nước mà không tạo ra khí carbon dioxide. Ông nói với TechNewsWorld: “Nếu bạn muốn thực sự giảm phát thải carbon, bạn cần rất nhiều hydro”.

“Chúng ta cần hàng tỷ tấn hydro mỗi năm,” ông tiếp tục, “và cách duy nhất để làm điều đó ở quy mô lớn là sản xuất hydro từ đá, bởi vì tất cả các lựa chọn khác đều không thân thiện với môi trường, như hydro xám hoặc hydro xanh, hoặc đắt tiền như hydro xanh lá cây.”

Quá trình sản xuất hydro có nhiều màu sắc khác nhau, từ màu đen và nâu được tạo ra từ than đá, đến màu xám và xanh lam từ khí tự nhiên, đến màu xanh lục được tạo ra bằng cách điện phân nước bằng năng lượng tái tạo, đến màu cam được chiết xuất từ ​​các mỏ địa chất dưới lòng đất. Ngoài ra còn có màu ngọc lam, được tạo ra thông qua quá trình nhiệt phân metan; màu hồng, tím và đỏ, được tạo ra thông qua các quy trình sử dụng năng lượng hạt nhân; và màu vàng, được tạo ra thông qua quá trình điện phân bằng điện lưới.

“Không phải tất cả hydro đều giống nhau,” Narayanasamy nói. “99% hydro được sản xuất bằng cách sử dụng năng lượng phát thải từ nhiên liệu hóa thạch. Chỉ 1% là hydro ‘xanh’ nhưng đòi hỏi công nghệ đắt tiền và phụ thuộc vào năng lượng gió và mặt trời.”

“Hydro tự nhiên là dạng sạch nhất,” ông tiếp tục. “Nó có chi phí thấp, và sản phẩm cuối cùng nằm ngay dưới chân chúng ta. Vì hydro tự nhiên tồn tại dưới dạng sản phẩm cuối cùng dưới lòng đất, nên các quy trình công nghệ tốn kém liên quan đến việc sản xuất hydro được loại bỏ khỏi quy trình.”

Levin ước tính rằng Vema sẽ tốn chưa đến một đô la để sản xuất một kilogram hydro. “Tại sao con số đó lại quan trọng?” ông hỏi. “Bởi vì nếu chúng ta có thể sản xuất với giá đó, chúng ta có thể cạnh tranh với nhiên liệu hóa thạch và kiếm được rất nhiều tiền.”

Một sự kiện trọng đại cho hành tinh

Rob Enderle, chủ tịch kiêm nhà phân tích chính tại Enderle Group , một công ty dịch vụ tư vấn ở Bend, Oregon, đồng ý rằng chi phí thiết bị và năng lượng để sản xuất hydro có thể rất cao. Ông nói với TechNewsWorld: “Khai thác hydro ít tốn kém hơn và có tiềm năng thân thiện với môi trường hơn so với sản xuất nó”.

“Đúng là, với đủ năng lượng xanh — năng lượng mặt trời, gió, địa nhiệt, nguyên tử — bạn có thể sản xuất hydro một cách bền vững,” ông thừa nhận, “nhưng chi phí phần cứng ban đầu sẽ rất cao.”

“Nếu lòng đất có thể cung cấp dòng hydro ổn định, bạn sẽ tránh được hóa đơn tiền điện khổng lồ và biến hydro thành thứ gần giống với nguồn nhiên liệu dự trữ hơn là một sản phẩm được sản xuất công nghiệp,” Mark N. Vena, chủ tịch kiêm nhà phân tích chính tại SmartTech Research , một công ty tư vấn công nghệ ở Las Vegas, cho biết thêm.

“Các giếng thí điểm của Vema ở Quebec nhằm mục đích chứng minh ý tưởng đó trên quy mô lớn bằng cách sản xuất hydro cơ bản từ các tầng đá, chứ không phải từ nhà máy,” ông nói với TechNewsWorld. “Điều này có thể là một bước tiến lớn cho hành tinh.”

Ông giải thích rằng hầu hết hydro hiện nay đến từ các con đường dựa trên nhiên liệu hóa thạch như cải tạo khí metan bằng hơi nước, phương pháp này rẻ nhưng thải ra nhiều carbon trừ khi thu giữ được khí carbon dioxide; ngay cả khi đó, bạn vẫn phụ thuộc vào chuỗi cung ứng khí đốt.

“Điện phân có thể là quá trình phát thải carbon thấp, nhưng hiệu quả kinh tế biến động mạnh do giá điện và chi phí đầu tư thiết bị điện phân, đó là lý do tại sao việc mở rộng quy mô vẫn bị hạn chế ở nhiều thị trường,” ông tiếp tục.

Ông nói thêm: “Hydro địa chất cố gắng đảo ngược mô hình bằng cách khai thác hydro được tạo ra và lưu trữ trong lớp vỏ trái đất, có khả năng giảm chi phí trong khi vẫn duy trì nguồn cung ổn định.”

Những thách thức trong khai thác mỏ

Vena lưu ý rằng những thách thức đối với các nhà khai thác hydro không hề nhỏ. Ông nói: “Bạn phải tìm ra nó, sau đó bạn phải chứng minh rằng nó có thể chảy một cách ổn định, đó là sự khác biệt giữa một dự án khoa học và một doanh nghiệp năng lượng”.

Ông tiếp tục: “Sự không chắc chắn dưới lòng đất là có thật, bao gồm cả sự biến đổi trong hành vi của các tầng chứa dầu khí và nhu cầu quản lý các rủi ro như tác động của nguồn nước và động đất do hoạt động công nghiệp gây ra.”

“Ngành công nghiệp này cũng thiếu các tiêu chuẩn hoàn thiện cho việc thăm dò, đo lường và phân loại, vì vậy mỗi dự án thí điểm đều đang viết nên một phần của cẩm nang hướng dẫn,” ông nói thêm. Việc vận chuyển hydro cũng có thể gặp khó khăn. “Hydro có một thách thức là nó rất nhẹ,” Rick Bentley, Giám đốc điều hành của HydroHash , một công ty khai thác tiền điện tử tập trung vào năng lượng sạch và hoạt động hiệu quả cao, tại Albuquerque, New Mexico, lưu ý.

“Nó chỉ gồm một proton và một electron, đúng nghĩa là nguyên tố nhẹ nhất trong bảng tuần hoàn,” ông nói với TechNewsWorld. “Ở dạng khí, khối lượng của nó trong bình chứa không đáng kể. Ở dạng lỏng, mật độ năng lượng trên mỗi trọng lượng khá cao, nhưng mật độ năng lượng trên mỗi thể tích vẫn thấp so với khí tự nhiên hoặc khí propan ở dạng lỏng, với các phân tử carbon tương đối nặng hơn.”

Bentley nói thêm rằng khí hydro phải được làm lạnh xuống dưới nhiệt độ mà propan hoặc khí tự nhiên hóa lỏng để chuyển sang trạng thái lỏng. Ông nói: “Điều đó thực sự khó thực hiện, gây ra các vấn đề về bay hơi và đủ loại thách thức”.

Hơn cả một cuộc thử nghiệm khí hậu

Enderle chỉ ra rằng các ước tính cho thấy lượng hydro dưới lòng đất vào khoảng một nghìn tỷ tấn, phần lớn là hydro tái tạo, được tạo ra khi nước tương tác với một số loại đá giàu sắt. Ông nói: “Chỉ cần từ 1 đến 2% lượng hydro đó cũng đủ đáp ứng nhu cầu hydro của toàn thế giới trong hàng trăm năm”.

Ông lưu ý: “Đây là một nguồn tài nguyên rất dồi dào, có tiềm năng rất thân thiện với môi trường nếu bạn có thể tìm thấy, khai thác và vận chuyển nó — thân thiện với môi trường hơn nhiều so với các sản phẩm hóa dầu, vốn phải được tinh chế và có thể gây ra thiệt hại đáng kể cho môi trường ở đại dương, trên đất liền và khi bị đốt cháy.”

“Với tư cách là một nhà phân tích, tôi vô cùng lạc quan về chủ đề này,” Vena nói thêm. “Hydro sẽ thắng thế khi nó giải quyết được một vấn đề cụ thể, chẳng hạn như cung cấp điện ổn định trong các lưới điện bị hạn chế, sưởi ấm công nghiệp hoặc nguồn dự phòng sạch vượt trội hơn so với diesel cả về lượng khí thải và chi phí vận hành.”

“Ngành công nghiệp đã tranh luận suốt nhiều năm về màu sắc của hydro, nhưng giai đoạn tiếp theo lại xoay quanh những vấn đề nhàm chán hơn như thời gian hoạt động, chi phí vận chuyển và cấp phép,” ông nói. “Nếu hydro địa chất cung cấp nguồn cung ổn định, nó có thể là câu chuyện hiếm hoi về hydro mang tính chất cơ sở hạ tầng năng lượng hơn là một thử nghiệm về khí hậu.”