Hôm nay,  

Năng Lượng Hydrogen

06/03/200700:00:00(Xem: 11714)

Năng Lượng Hydrogen

Bước vào thế kỷ 21, việc xử dụng đa dạng năng lượng (energy diversity) trong chuyển vận là một trong những suy nghĩ lớn cho công nghệ năng lượng trong tương lai. Đây là một tiềm năng để cho tất cả những nghiên cứu hiện tại chú tâm vào như khả năng truy tìm nguồn nguyên liệu thay thế xăng dầu trong vận chuyển như hơi đốt, rượu ethanol, điện, hydrogen, hay một hay nhiều hổn hợp của các loại năng lượng vừa kể trên.

Vào ngày 8/1/007, Cty H2Gen Innovations, Inc. công bố là đã hoàn tất việc chuyển giao hệ thống sản xuất HGM 2000 Hydrogen đến Cty Chevron Hydrogen  Co. ở Florida. Hệ thống nầy sẽ là một thí điểm đầu tiên, đã được thực hiện vào cuối tháng giêng vừa qua. Đó là việc xử dụng xe buýt chạy bằng nhiên liệu hydrogen ở phi trường Orlando. Đây là một chương trình tài trợ bởi Cơ quan Bảo vệ Môi trường Florida. Máy HGM 2000 Hydrogen có khả năng sản xuất 115 Kg hydrogen nguyên chất (99,999% tinh khiết) đủ cung ứng cho 8 chiếc xe buýt lớn chạy suốt ngày trong phi trường.

Trong buổi lễ chuyển giao. TGĐ của H2Gen tuyên bố: "Đây là một bước quan trọng cho chúng ta. Hệ thống HGM 2000 rất dễ di chuyển, dễ lắp đặt, cũng như vận hành trong việc chuyển tải nhiên liệu hydrogen vào xe". Hệ thống nầy dựa theo nguyên tắc chuyển đổi khí thiên nhiên và nước thành hydrogen; do đó, sự an toàn tuyệt đối được bảo đảm trong khi di chuyển.

Thành quả nầy cho thấy Hoa Kỳ và các quốc gia phát triển trên thế giới đã bắt đầu xử dụng hydrogen như là một nhiên liệu thay thế dầu. Và việc chuyển đổi nầy kích thích công nghệ xe hơi trong việc nghiên cứu để thích ứng với tình thế mới là dùng nhiên liệu thay thế như hydrogen. Đây cũng là một bước ngoặc trong việc hạn chế khí thải CO2.

Nguồn sản xuất hydrogen

Các nguyên liệu và phươngpháp sau đây hiện đang được nghiên cứu và ứng dụng để sản xuất hydrogen. Đó là khí đốt thiên nhiên, than đá, nguồn năng lượng hạch nhân, phương pháp điện giải, năng lượng gió, năng lượng sinh khối (biomass), và năng lượng mặt trời.

Hydrogen từ khí đốt thiên nhiên: Điều chế hydrogen từ các nguồn nguyên liệu thiên nhiên như khí đốt được thực hiện dễ dàng nhất, và không cần phải sản xuất một nguồn nguyên liệu trung gian khác. Lợi điểm thứ hai, là phương pháp nầy đưa đến một công nghệ không phức tạp và có tỷ lệ hydrogen-carbon cao; do đó, hạn chế được tối đa lượng khí carbonic phát thải vào không khí.

Phươngpháp nầy thích hợp với những quốc gia có nguồn dự trử khí đốt lớn như LB Nga, nhưng lại khó thích hợp cho Hoa Kỳ và Tây Au, vì cần phải nhập cảng nguyên liệu khí đốt.

Nguyên lý chuyển đổi từ khí đốt methane CH4 ra hydrogen gồm các phương cách sau đây:

1- phản ứng chuyển hóa hơi methane và oxid hóa từng phần;

2- Hoặc kết hợp chung hai giai đoạn với nhau. Nhưng trên thực tế hổn hợp khí vẫn còn chứa carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2) và một phần nhỏ khí methane còn sót lại.

Do đó cần phải qua một quy trình chuyển hóa thứ hai với hơi nước dưới những hóa chất xúc tác với nhau để tạo ra hydrogen như sau:

CO  +  H20(hơi)     ->   CO2  +  H2

CH4  +  2H20(hơi)  ->  CO2  +  4H2

Và sau cùng khi tinh chế lại, quy trình sản xuất sẽ cho ra hydrogen có độ tinh khiết rất cao.

Phương pháp chuyển đổi khí đốt ra hydrogen trong giai đoạn chuyển tiếp hiện tại có thể là một giải pháp có hiệu quả kinh tế cao nhất vì nguồn vốn đầu tư và sản xuất tương đối thấp so với các phương pháp khác.

Đặc điểm của phương pháp nầy là dễ thực hiện và khi sản xuất ở quy mô lớn sẽ làm giảm giá thành. Đặc điểm thứ hai, là ở các hệ thống phân phối, ở các điểm bán lẽ không cần nhân viên có trình độ cao để chuyển khí hydrogen từ hệ thống phân phối qua tế bào tiếp nhận của xe.

Theo ước tính, một hệ thống sản xuất 480 Kg hydrogen/ngày sẽ giảm từ 3.847 $/Kg/ngày còn 2.000 $/kg/ngày và giá hydrogen sẽ giảm xuống từ 3,51 còn 2,33 Mỹ kim/Kg. Phương pháp  nầy có thể áp dụng với quy mô kỹ nghệ vào năm 2011.

Hydrogen từ than đá:  Phương pháp nầy được áp dụng ở các nhà máy nhiệt điện dùng than và quy trình tổng hợp hóa khí trong than (IGCC). Đây là một phương pháp sạch biến than thành năng lượng đang ngày càng phát triển ở Hoa kỳ. Do đó, việc phối hợp vừa sản xuất điện và khí hydrogen trong các nhà máy phát điện dùng than sẽ giảm giá thành của hydrogen và phương pháp nầy có hiệu quả kinh tế rất cao. Đây là một phương pháp biến than thành khí (gasification) dựa theo nguyên lý oxid hóa than đá với hơi nước ở nhiệt độ và áp xuất cao. Trong điều kiện trên, năng lượng được thành hình để có thể biến thành điện năng và khí hydrogen theo như chuổi phản ứng vừa đan cử ở phần trên.

Thêm nữa, với phương pháp trên, sản lượng hydrogen có được rất cao, có khả năng cung ứng nhiên liệu cho nhiều hệ thống phân phối trong một vùng rộng lớn. Vã lại, trữ lượng than đá của HK còn đủ cung ứng cho nhu cầu trong vòng 250 năm nữa; như vậy sẽ không có biến động về giá cả như việc dùng khí đốt mà Hoa Kỳ cần phải nhập cảng. Tuy nhiên có một điểm bất lợi lớn cho phương pháp nầy là lượng khí CO2 thải hồi rất lớn, lớn hơn tất cả phương pháp hiện nay để sản xuất hydrogen. Do đó, cần phải có hệ thống thu hồi khí carbonic bằng cách áp dụng kỹ thuật chuyển hóa carbon  (sequestration).

Với phương pháp nầy, giá thành của H2 được ước tính khoảng $1,03/Kg. Trong tương lai, nếu áp dụng các phương pháp hoàn chỉnh hơn như thiết lập các ló phản ứng hóa khí lớn, và tăng hiệu năng việc tách rời cũng như tinh chế H2, giá thành có thể giảm xuống còn $0,90/Kg. Phương pháp nầy dự trù đem vào áp dụng tại HK vào năm 2015.

Hydrogen từ năng lượng hạch nhân: Sản xuất H2 từ nguồn năng lượng nầy có hai điểm lợi: 1- Nguồn nguyên liệu chính là uranium có trữ lượng lớn ở HK, Canada, và Úc Châu. Do đó đây là một nguồn nguyên liệu ổn định và an toàn; 2- Nguồn năng lượng hạch nhân không tạo ra khí carbonic vào bầu khí quyển cũng như các khí thải độc hại khác.

Quá trình sản xuất H2 trong các ló phản ứng hạch nhân có thể được lý giải như sau: hơi nước được điện giải trong phản ứng nhiệt hóa (HTES) từ khoảng 700 đến 1.0000C để cho ra H2. Phản ứng nầy chiếm ưu thế hơn ví không cần sự hiện diện của các chất xúc tác và cho hiệu suất cao hơn phản ứng nhiệt hóa.

Tuy nhiên, vì cùng sản xuất đồng loạt địên năng và hydrogen, cho nên cần có sự hiện diện của hai lò phản ứng ở trong cùng một phạm vi sản xuất. Điều nầy đòi hỏi mức an toàn vận hành rất cao. Mọi sơ suất có thể biền thành một tai nạn thảm khốc cho cư dân trong vùng.

Hydrogen từ phương pháp điện giải: Phương pháp điện giải nước để có được hydrogen và oxygen đã được phát minh vào cuối thế kỷ 18. Phương pháp nầy không cho hiệu quả kinh tế cao so với các phương pháp trên. Nhưng hiện tại, cách nầy có thể dự phần không nhỏ trong giai đoạn chuyển tiếp dùng năng lượng hydrogen, ví dễ dự trử và hệ thống điện giải có thể được thiếp lập ngay tại các tạm bán xăng dầu. H2 sẽ được chứa trong những bình chứa đặc biệt sẵn sàng được bơm thẳng vào bình nhiên liệu của xe.

Giá thành được ước tính là $2,50/Kg cho hệ thống điện giải nhỏ và $2,0/Kg cho các hệ thống lớn. Trong tương lai, giá có thể giảm hơn nữa do việc làm tăng hiệu năng điện giải từ 63 lên 75% qua sự kiện làm giảm nguồn năng lượng làm nóng hơi nước, và có thể đem áp dụng vào năm 2010.

Hydrogen từ năng lượng gió: Việc sản xuất hydrogen từ các nguồn năng lượng tái tạo vẫn còn là một đề tài nóng bỏng hiện tại, vì đây là mục tiêu dài hạn cho tương lai. Do đó, năng lượng gió chuyển đổi thành điện năng; và sau cùng, dùng điện năng nầy để phân giải nước thàng hydrogen.

Vấn đề được đặt ra ở đây là làm thế nào để có hiệu năng tối đa, vì vậy:

- Cần phải nghiên cứu công nghệ turbine gió và chuyển hóa thành điện năng để có được giá thành thấp so với hiện tại;

- Giảm giá thành của  công nghệ phân giải nước;

- Và sau cùng phối hợp hợp lý hệ thống turbine gió, hệ thống phân giải, cùng hệ thống bình chứa hydrogen.

Một khi thực hiện được ba điều trên, nguồn năng lượng gió sẽ là nguồn năng lượng tái tạo hiệu quả nhất cho việc cho việc chuyển đổi thành điện năng và hydrogen cho thế kỷ 21 nầy. Hiện tại (2007) giá thành của nguồn điện năng từ năng lượng gió đã giảm tùy theo vùng từ 5 đến 7 xu/kwgiờ, không tính tới tiền trợ cấp khuyến khích của chính phủ liên bang HK. Nếu công nghệ gió có khả năng làm tăng hiệu năng chuyển đổi, giá thành sẽ càng giảm hơn nữa (hiện tại, khả năng chuyển đổi nầy là 30%).

Yếu tố môi trường cũng là một lợi thế cho việc ứng dụng năng lượng gió vào việc sản xuất hydrogen, vì nguồn năng lượng nầy hoàn toàn không phát thải khí carbon monoxide (CO), khí carbon dioxide (CO2), nitrogen oxide (N0x), sulfur dioxide (SO2), và những hóa chất hữu cơ nhẹ và kim loại độc hại như trong kỹ nghệ điện từ than đá hay dầu hỏa.

Với phương pháp nầy, giá thành của hydrogen được ước tính là $6,64/Kg nếu hệ thống gió - phân giải - hydrogen được hoàn chỉnh với hiệu suất tồi đa, giá thành có thể giảm xuống còn $2,86/Kg Hydrogen.

* Thay lời kết

Năng lượng gió hiện đang có lợi thế trong việc sản xuất nguồn năng lượng hydrogen và có khả năng biến nguồn năng lượng nầy có hiệu quả kinh tế cao. Do đó, đây sẽ là nguồn năng lượng trong tương lai, giảm thiểu sự phát thải khí carbonic, tác nhân chính của sự hâm nóng toàn cầu, và giảm thiểu lượng hydrocarbon trong dầu khí dùng cho việc di chuyển và sản xuất ra điện năng tiêu dùng.

Qua thời gian, công nghệ gió có những bước tiến đáng kể trong việc thu hồi toàn bộ sức gió để làm tăng vận tốc quay của những cánh quạt, cùng hệ thống dự trữ điện nănghòan chỉnh sẽ là hai yếu tố quyết định.

Tuy nhiên, chúng ta cần phải lưu ý đến yếu tồ an toàn trong việc xử dụng hydrogen trong kỹ nghệ vận chuyển. Hydrogen là một khí nhẹ nhất, rất dễ bị rò rỉ trong các hệ thống dây nối trong xe. Theo KS Rudolph Pick, chuyên gia về hydrogen ở Florida, chỉ cần một sự rò rỉ nhỏ cũng có thể gây ra tai nạn chết người do hydrogen sẽ phát nổ khi thoát ra ngoài không khí.

Do đó, một khi có tai nạn do xe chạy bằng nhiên liệu hydrogen, thảm nạn sẽ xảy ra tức khắc. Và đây là một bất lợi lớn nhất cần phải khắc phục trong tương lai, trước khi đem công nghệ nầy vào áp dụng.

West Covina,3/2007

✱ Carnegie Moscow: Có nên coi ông Trump là một đối tác chính thức để bình thường hóa quan hệ giữa Nga và Hoa Kỳ, hay nên sử dụng ông ta như một công cụ để phá vỡ chính sách đối ngoại của Hoa Kỳ hay không? ✱ Carnegie Moscow: Trump không có hành động chống đối nào với Putin, cho thấy ông ta đánh mất thế chủ động và chỉ làm theo sự dẫn dắt của Nga ✱ DW Đức: Người Đức muốn Trump hành động như một thành viên hàng đầu của NATO chứ không phải như là một đặc vụ khi tiếp cận với Putin ✱ NY Post: Trump phải đối mặt với sự chỉ trích của cả hai đảng chính trị sau cuộc họp báo kiểu xu nịnh của ông ta ở Helsinki với nhà lãnh đạo Nga ✱ Yahoo News: Trump mô tả NATO là "con cọp giấy"...
Chiến tranh ở Ukraine do Putin chủ tâm gây ra hiện nay không khỏi làm cho nhiều người nhớ lại những cuộc xung đột giữa các cường quốc hồi thế kỷ XIX. Anh và Nga tranh giành nhau những nguồn lợi của Trung Á, trong lúc những nước u châu khác như Pháp, Đức, Bỉ mở rộng Đế quốc của họ qua Phi châu giàu có tài nguyên...
The Week ngày 12/4/2022 đi một bài báo nhan đề, “Biden nên ngậm miệng lại” (Biden needs to keep his mouth shut) tác giả nói rằng trong bài phát biểu tại Des Moines ngày 12/4/2022 ông Biden nói rằng Nga phạm tội diệt chủng (genocide) tại Ukraine....
Ngày 30.6.2016 - Theo tổ chức Phục vụ nền Hòa bình Thế giới của Nga (Carnegie Endowment For International Peace - CEFIP) nghiên cứu Chính sách đối ngoại. Việc Nga sáp nhập Crimea vào tháng 3 năm 2014 là bước đi mới nhất trong quá trình lâu dài của Moscow bác bỏ trật tự an ninh Euro-Đại Tây Dương thời hậu Chiến tranh Lạnh, phản ánh một quan điểm sâu sắc khó có thể thay đổi. Sự trở lại của địa chính trị trong giới tinh hoa Nga được hướng dẫn bởi ý thức sâu sắc về sự xâm phạm của phương Tây gia tăng đối với các lợi ích an ninh, kinh tế và địa chính trị của Nga. Nhận thức về sự yếu kém bên trong của đất nước, giới tinh hoa đã đóng góp vai trò huy động quần chúng khi phải đối mặt với các mối đe dọa từ bên ngoài. Việc thiếu tự tin vào khả năng quốc phòng của mình đã khiến các chuyên gia quân sự Nga coi các chiến lược leo thang hạt nhân sớm như một biện pháp răn đe để đối phó với ưu thế vượt trội của phương Tây.
Cầu an là tâm lý phổ biến của nhân loại chứ chả riêng gì ông Tổng Bí Thư. Nhờ thế nên Vladimir Putin và Tập Cận Bình mới có cơ hội diễu võ dương oai, và lăm le muốn lấn lướt thiên hạ cho mãi đến nay. Nay thì ai cũng biết hình ảnh Gấu Nga (dữ dằn) chỉ là sản phẩm của tuyên truyền và Cọp Tầu (vằn vện) chỉ là cọp giấy mà thôi, trừ đám dân Ba Đình Hà Nội.
Giống như những gián đoạn trước đây đối với nền kinh tế toàn cầu, cuộc chiến của Nga ở Ukraine đã làm nổi bật sự sai lầm của việc chỉ dựa vào thị trường để giảm thiểu rủi ro và tăng cường khả năng phục hồi của các quốc gia. Thêm một thử thách khác nữa, chủ nghĩa tân tự do đã thất bại và cuối cùng phải được thay thế bằng một tầm nhìn kinh tế mới dựa trên các giá trị mới....
Quân đội Cộng sản Việt Nam khoe “nhiệm vụ nào cũng hoàn thành, khó khăn nào cũng vượt qua, kẻ thù nào cũng đánh thắng”, nhưng sau 78 năm ra đời (22/12/1944) lực lượng này không vượt qua nổi “tự diễn biến” và “tự chuyển hóa” ngay trong hàng ngũ mình và đe dọa sự tồn vong của chế độ...
Thật tình Putin đang lo sợ cho số mạng của ông ta và cả ngôi vị Tổng thống mà ông đã cố công dọn sẵn chờ ông cho tới năm 2036. Trước nhứt, ông lo sợ trong nội bộ, như cựu Thủ tướng Dmitri Medvedev bị thất sủng và bị ra rìa trước thế lực của cánh «siloviki» (quân đội và an ninh), Bộ trưởng Quốc phòng Serguei và Tham mưu trưởng Valery Guerrassimov, bỗng vắng bóng, giới trí thức yêu chuộng dân chủ tự do có thái độ bất mãn....
Từ Rạch Giá – hôm 21 tháng 3 năm 2022 – nhà văn Thận Nhiên đã gửi đến độc giả xa gần tấm hình của người đàn ông gầy gò/đen đủi, ngồi trên chiếc xe lôi (trong một con phố nào đó) ở thị xã này. Bức ảnh tuy chỉ đơn sơ và giản dị thế thôi nhưng vẫn khiến tôi không khỏi ngậm ngùi...
Khi Nga hoàng Putin lấy cớ tập trận, tập trung gần hai trăm ngàn quân với xe tăng nhiều như sỏi đá, với những dàn tên lửa chập chùng đội hình như diễu binh sát biên giới Ukraine, Tổng thống Mỹ Joseph Biden liền nhiều lần cảnh báo, chỉ rõ cả ngày N, giờ G quân Nga nổ súng xâm lược Ukraine làm cho Putin chột dạ phải nhiều lần lui lại ngày động binh.
NHẬN TIN QUA EMAIL
Vui lòng nhập địa chỉ email muốn nhận.