Khi các chính phủ vẫn đang ca ngợi xe hydro, vì sao hàng trăm nhà khoa học lại phản đối?

2,2 tỷ Euro tiền tài trợ

Thế vận hội Paris đã chọn sử dụng 500 chiếc xe Toyota Mirai chạy bằng hydro để đưa đón các vận động viên và thể hiện uy tín xanh của Thế vận hội. Nhưng trong một động thái chưa từng có, một liên minh gồm 120 nhà khoa học tại Mỹ và Vương quốc Anh đã viết một lá thư phản đối việc sử dụng Mirai và kêu gọi sử dụng xe chạy bằng pin thay thế.

Xe ô tô chạy bằng pin nhiên liệu hydro như Mirai đạt được mục tiêu phát triển bền vững là không phát thải CO2 và có thể nạp nhiên liệu trong vài phút. Vậy, vấn đề chính xác là gì mà các nhà khoa học lại phản đối?

Bức thư khiếu nại là đòn tấn công mới nhất trong một cuộc tranh luận gay gắt gần như gây chia rẽ như cuộc bầu cử ở Mỹ 2024. Một mặt, những người ủng hộ hydro tuyên bố nhiên liệu yêu thích của họ là nguồn năng lượng khử carbon tự nhiên của tương lai, với hệ sinh thái tương tự như động cơ đốt trong và thời gian nạp nhiên liệu ngắn.

EU có vẻ đồng ý, đã đầu tư 2,2 tỷ Euro tiền tài trợ chỉ riêng vào mùa xuân năm 2024. Mặt khác, xe điện chạy bằng pin đã được bán với số lượng lớn, công nghệ đang được cải thiện và cơ sở hạ tầng ngày càng phát triển. Chúng hiện đang ở đây chứ không phải là hy vọng cho tương lai.

Toyota Mirai là mẫu xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro bán chạy nhất, nhưng tính đến cuối năm 2022, mẫu xe này chỉ bán được khoảng 22.000 chiếc trên toàn cầu. Chỉ có 2.737 xe Mirai được bán vào năm 2023 và chỉ có 245 xe trong nửa đầu năm 2024. Hãy so sánh với mẫu xe điện bán chạy nhất trên toàn cầu(và là mẫu xe chạy bằng bất kỳ loại nhiên liệu nào bán chạy nhất năm 2023, Tesla Model Y, với doanh số 1,2 triệu xe vào năm 2023.

Tại Mỹ, Toyota đang phải đối mặt với vụ kiện tập thể từ một nhóm người tiêu dùng, những người cho rằng họ đã bị “bán nhầm” xe Mirai với lời quảng cáo sai sự thật rằng xe sẽ dễ dàng mua được hydro.

Trên thực tế, số lượng trạm tiếp nhiên liệu hydro đã giảm dần, với việc Shell rút hoàn toàn khỏi hoạt động kinh doanh tại California, nơi được coi là khu vực thân thiện nhất với hydro trên thế giới.

Khi Shell công bố động thái này, công ty đã nêu ra những khó khăn trong việc cung cấp hydro cho các máy bơm của mình. Đây là một câu chuyện quen thuộc ở những nơi khác. Pháp chỉ có năm máy bơm hydro cho toàn bộ đất nước và chỉ có hai máy ở Paris, điều này đặt ra câu hỏi về nơi tiếp nhiên liệu cho những chiếc xe phục vụ Thế vận hội.

Ngược lại, mạng lưới sạc xe điện chạy bằng pin tiếp tục mở rộng, với hơn 120.000 điểm sạc công cộng tại Pháp vào cuối tháng 1.

Pháp chỉ có năm máy bơm hydro cho toàn quốc và chỉ có hai máy ở Paris, điều này đặt ra câu hỏi về nơi những chiếc xe phục vụ Thế vận hội được tiếp nhiên liệu.

Việc sử dụng Toyota Mirai được cho là một phần trong cách Thế vận hội Paris trở thành Thế vận hội xanh nhất từ trước đến nay, giảm một nửa lượng khí thải so với các kỳ Thế vận hội trước. Mirai vẫn là một chiếc xe điện, được dẫn động bằng động cơ điện, nhưng nguồn năng lượng chính của nó là pin nhiên liệu hydro.

Hydro có thực sự xanh?

Mẫu xe BMW iX5 Hydrogen. Tại Anh vào tháng 6, BMW chiếm 11% thị trường xe điện, chỉ đứng sau Tesla.

Công nghệ này kết hợp khí hydro được lưu trữ trong bình áp suất cao với oxy lấy từ không khí trong một quá trình tạo ra điện năng. Sản phẩm phụ duy nhất là nước, được thải ra từ xe vào khí quyển. Do đó, không phát thải CO2.

Tuy nhiên, để hoàn toàn không phát thải, một chiếc xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro như Mirai cần sử dụng hydro "xanh". Điều này có nghĩa là hydro phải được tạo ra bằng cách sử dụng điện từ nguồn năng lượng không phát thải, tốt nhất là năng lượng tái tạo. Năng lượng điện được sử dụng để điện phân nước, tách nước thành hydro và oxy. Sau đó, hydro được thu thập để sử dụng làm nhiên liệu.

Đây là nơi bắt đầu tranh cãi về việc sử dụng hydro cho mục đích vận chuyển cá nhân và thực sự cho mọi ứng dụng khác.

Thực tế rất ít hydro hiện có trên toàn cầu là xanh. Chỉ có khoảng 1% là xanh. Phần còn lại được tạo ra từ nhiên liệu hóa thạch, thường thông qua quá trình "chuyển đổi hơi nước" của khí mê-tan. Đây được gọi là hydro "xám" và có lượng khí thải CO2 đáng kể trong quá trình sản xuất. CO2 thu được có thể được thu giữ và lưu trữ để tạo ra hydro "xanh", nhưng công nghệ đó chưa được chứng minh, một hydro xanh thậm chí còn ít phổ biến hơn hydro xanh.

Nếu một chiếc ô tô chạy bằng pin nhiên liệu hydro được cung cấp năng lượng bằng hydro xám, thì đó không thực sự là một hình thức vận chuyển bền vững. Về mặt lý thuyết, nó có thể không có carbon như pin, nếu sản xuất hydro xanh tăng lên. Nhưng đó là một "nếu" lớn, và vẫn còn những cảnh báo khác ngay cả khi hydro là màu xanh.

Vấn đề thứ cấp với hydro xuất phát từ thực tế là việc sử dụng hydro làm chất mang năng lượng cho một chiếc ô tô điện như Mirai rất kém hiệu quả. Rất nhiều năng lượng bị mất trong quá trình điện phân hydro từ nước bằng điện, vận chuyển đến máy bơm phân phối, đổ đầy xe, sau đó sử dụng nó để tạo ra điện trong xe để cung cấp năng lượng cho động cơ điện. Năng lượng bị mất nhiều hơn nhiều so với việc sạc và xả trực tiếp pin.

Một vấn đề khác là cách bạn vận chuyển hydro. Nó có thể là một nguyên tố dồi dào, nhưng các phân tử rất nhỏ nên rất khó di chuyển an toàn.

Một cách là nén khí ở mức rất cao. Những chiếc xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro như Toyota Mirai có chứa các bình chứa bọc Kevlar lưu trữ hydro ở áp suất gấp 700 lần áp suất khí quyển của Trái đất. Nhưng điều này khó có thể thực hiện trên quy mô lớn để phân phối.

Một lựa chọn khác là sử dụng chất lỏng, trong đó amoniac và methanol là hai trong số những ứng cử viên chính. Nhưng chúng có những nhược điểm riêng. Amoniac cực kỳ độc hại và ăn mòn. Cả methanol và amoniac đều bổ sung thêm các giai đoạn tiêu thụ năng lượng trong quá trình sản xuất và khi hydro mà chúng lưu trữ được chiết xuất để sử dụng, quá trình này càng làm giảm hiệu quả.

Tại sao hydro vẫn còn trên bàn đàm phán?

Chiếc xe điện bán chạy nhất trên toàn cầu: Tesla Model Y.

Đây là những vấn đề chính mà 120 nhà khoa học đã nêu ra, nhưng chúng không ngăn cản một số tổ chức vẫn quan tâm đến tiềm năng của hydro.

BMW vẫn đang thử nghiệm xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro của riêng mình, iX5 Hydrogen, ra mắt vào đầu năm 2023. Đây là phiên bản cải tiến của BMW X5 SUV và được sử dụng để đánh giá khả năng tồn tại của xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro, thay vì là sản phẩm có sẵn để người tiêu dùng mua, như Toyota Mirai.

BMW đang tiếp tục mở rộng phạm vi xe điện chạy bằng pin của mình, vì vậy đây chỉ là một biện pháp phòng ngừa rủi ro. Trên thực tế, xe điện của BMW đang bán khá chạy. Tại Anh vào tháng 6, BMW chiếm 11% thị trường xe điện, chỉ đứng sau Tesla.

Giải đua xe SUV điện Extreme E cũng đang chuyển từ pin sang năng lượng hydro cho các xe đua của mình. Giải sẽ trở thành Extreme H vào năm 2025, với chiếc xe mới đang được thử nghiệm gần đây tại Scotland.

Tất cả những điều này có vẻ như là một động thái đi sai hướng, khi ngành công nghiệp ô tô đang chuyển sang xe điện và đã nhận được khá nhiều chỉ trích. Nhưng không trái ngược như vẻ bề ngoài, xét đến mối liên hệ giữa Extreme E và ngành công nghiệp năng lượng của Ả Rập Xê Út.

Mặc dù các công ty dầu mỏ đang nỗ lực hết sức để duy trì nguyên trạng nhiên liệu hóa thạch cho sản xuất và tiêu thụ năng lượng trên toàn cầu, một số công ty nhận ra rằng "đỉnh dầu" (thời đại sử dụng nhiên liệu hóa thạch tối đa) đã gần hoặc đã qua.

Chiến lược hợp lý là tận dụng thu nhập hiện tại từ ngành công nghiệp dầu mỏ để xây dựng một nguồn thu nhập thay thế và đó dường như là điều mà Ả Rập Xê Út đang cố gắng thực hiện. Quốc gia này đang có kế hoạch lắp đặt lượng điện mặt trời sản xuất gấp khoảng ba lần nhu cầu của dân số vào năm 2030, như một phần của kế hoạch Tầm nhìn 2030. Một phần lượng điện dư thừa sau đó sẽ được sử dụng để tạo ra hydro bằng nước từ Biển Đỏ, có thể được bán trên toàn cầu.

Không có cách nào để khắc phục các vấn đề về hiệu quả của hydro so với pin. Nhưng giá tương đối của nó lại là một vấn đề khác, điều này đưa chúng ta trở lại Thế vận hội.

Trong Thế vận hội Tokyo năm 2021, những ý định lớn về hydro đã phải thu hẹp đáng kể. Các kế hoạch cung cấp điện cho làng Olympic bằng hydro đã bị hủy bỏ. Thế vận hội vẫn triển khai 500 xe Toyota Mirai và 100 xe buýt chạy bằng hydro, nhưng việc sử dụng loại xe sau đặc biệt gây tranh cãi, với chi phí nhiên liệu cao gấp 2,6 lần so với dầu diesel.

Tuy nhiên, có khả năng các quốc gia như Ả Rập Xê Út có thể lắp đặt lượng điện tái tạo dư thừa khổng lồ và sau đó sản xuất hydro xanh với giá rất rẻ. Liệu điều này có thể cạnh tranh được với điện sản xuất tại địa phương để sạc pin cho xe điện chạy bằng pin hay không vẫn còn phải chờ xem.

Hiện tại, những chiếc xe Toyota Mirai được sử dụng ở Paris trông giống như một hình thức “tẩy xanh” đáng ngờ. Nhưng điều đó cho thấy rằng có một số công ty và lợi ích quốc gia lớn vẫn đang cố gắng hết sức để giữ hydro trên bàn đàm phán.

Nam Nguyễn