Sống khỏe

Tại sao 'con dao của Quân đội Thụy Sĩ' về các giải pháp khí hậu lại gây tranh cãi đến vậy

Khi các quốc gia trên thế giới củng cố cam kết cắt giảm lượng khí thải carbon, nhiều quốc gia đang chuyển sang một giải pháp mới nổi với tương lai không chắc chắn: khí hydro. Loại nhiên liệu ít được biết đến này được gọi là “con dao của Quân đội Thụy Sĩ” trong các giải pháp khí hậu. Nó có tiềm năng thay thế nhiên liệu hóa thạch trong các quy trình công nghiệp, giao thông vận tải, các tòa nhà và nhà máy điện, và không thải ra bất kỳ khí nhà kính nào khi nó bị đốt cháy.

Nhưng ý tưởng về hydro không phát thải này- thế giới tiếp nhiên liệu là một chặng đường dài. Hiện nay, hydro chủ yếu được sử dụng bởi các nhà máy lọc dầu và sản xuất phân bón. Ngày nay, 99% nguồn cung cấp hydro trên thế giới được tạo ra từ khí đốt tự nhiên và than đá, tạo ra lượng khí thải hàng năm ngang bằng với lượng khí thải của Vương quốc Anh và Indonesia cộng lại, theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế .

Mở rộng quy mô các cách sạch hơn để sản xuất hydro và các cách mới để sử dụng nó sẽ đòi hỏi đầu tư đáng kể vào nghiên cứu và phát triển, và có khả năng là trợ cấp hoặc giá carbon để làm cho nó cạnh tranh với nhiên liệu hóa thạch. Chính quyền Biden đang bắt đầu đi theo con đường này, với mục tiêu là cắt giảm 80% chi phí hydro sạch vào năm 2030. Dự luật cơ sở hạ tầng của lưỡng đảng đã được Thượng viện thông qua vào đầu năm Tháng 8 phân bổ 8 tỷ đô la để tạo ra bốn “trung tâm hydro sạch” sẽ chứng minh việc sản xuất và sử dụng nó trong bốn ứng dụng khác nhau. theo đuổi hydro sạch cho mọi mục đích sử dụng có thể là khôn ngoan. Một số người ủng hộ khí hậu lo lắng rằng nó có nguy cơ làm mất đi sự chú ý và nguồn lực từ các công nghệ đã có sẵn và có thể cắt giảm lượng khí thải nhanh hơn. Ví dụ, các công ty cung cấp khí đốt tự nhiên cho biết cuối cùng họ muốn cung cấp hydro sạch đến nhà của mọi người để cung cấp năng lượng cho lò sưởi và bếp nấu của họ, nhưng các thiết bị sưởi ấm và nấu ăn bằng điện có thể chạy bằng điện tái tạo hiện đã có trên thị trường.

“Chúng tôi thực sự đang định hướng cho hydro hoạt động,” Sasan Saadat, nhà phân tích chính sách và nghiên cứu cấp cao tại tổ chức phi lợi nhuận về môi trường Earthjustice cho biết. “Nhưng chúng tôi không muốn lãng phí nguồn tài nguyên này theo những cách chỉ để đảm bảo có tuổi thọ lâu hơn cho mô hình kinh doanh của các công ty năng lượng đốt cháy.” Saadat là một trong những tác giả của báo cáo gần đây phân biệt giữa những cách hứa hẹn nhất, “ít hối tiếc nhất” để sử dụng hydro sạch và những lĩnh vực mà các nhà hoạch định chính sách nên quên hydro và theo đuổi các giải pháp khác.

Đó là một cuộc tranh luận phức tạp xoay quanh chính trị, tiền bạc và thời gian hơn là về công nghệ. Không ai trong số các chuyên gia mà Grist nói chuyện không đồng ý rằng có một trường hợp sử dụng hydro để khử cacbon trong một số hoạt động mạnh hơn những trường hợp khác. Nhưng một số người cho rằng còn quá sớm để loại trừ tiềm năng phổ biến của nó.

“Thật hợp lý khi hỏi mọi người nên tiêu tiền đóng thuế như thế nào để có hiệu quả nhất,” Julio Friedmann, một học giả nghiên cứu cấp cao tại Trung tâm Chính sách Năng lượng Toàn cầu của Đại học Columbia, cho biết. “Nhưng đồng thời, chúng tôi đang cố gắng làm một điều gì đó chưa từng có và khó đến mức tôi nghĩ rằng việc cắt bỏ những ý tưởng và lựa chọn mới nổi là quá sớm.”

Để vật lộn với những lập luận này, điều quan trọng là phải hiểu thách thức trọng tâm của hydro sạch. Không giống như nhiên liệu hóa thạch, nó không thể được đào ra khỏi trái đất. Chúng ta phải làm cho nó. Và bất kể nó được tạo ra như thế nào, năng lượng sẽ bị mất đi trong quá trình này.

Không giống như hydro được sản xuất bằng khí đốt tự nhiên hoặc than ngày nay, cái gọi là “hydro xanh” được tạo ra bằng cách kết hợp một phân tử nước với điện tái tạo, tách nó thành hydro và oxy. Với công nghệ hiện có, điều này dẫn đến mất từ ​​20 đến 40 phần trăm năng lượng ban đầu. Sự mất mát đó làm tăng giá hydro xanh, khiến nó khó cạnh tranh với các nguồn năng lượng khác. Điều đó cũng có nghĩa là dựa vào hydro xanh đòi hỏi phải xây dựng nhiều năng lượng gió và năng lượng mặt trời hơn những gì chúng ta có thể phải làm. Các dự án năng lượng gió và năng lượng mặt trời đã phải đối mặt với những thách thức vượt qua sự phản đối của cộng đồng , và một số quốc gia có quỹ đất hạn chế để hỗ trợ năng lượng tái tạo.

Điện phân nhà máy ở Wesseling, Đức có tên là Refhyne bắt đầu sản xuất hydro vào tháng Bảy. Shell, công ty vận hành nhà máy, cho biết điện được sử dụng đến từ các nguồn tái tạo. INA FASSBENDER / AFP qua Getty Images

Một khả năng khác là bổ sung công nghệ thu giữ carbon vào sản xuất hydro dựa trên khí tự nhiên, hiện có để tạo ra cái gọi là “hydro xanh”. Nhưng phương pháp này đòi hỏi năng lượng bổ sung để vận hành máy móc lưu trữ và thu giữ carbon. Những lợi ích tiềm năng về khí hậu của hydro xanh cũng bị giảm đi, nếu không muốn nói là bị xóa bỏ, bởi thực tế là hệ thống khí đốt tự nhiên có đầy rẫy những rò rỉ dẫn đến khí mê-tan gây hiệu ứng nhà kính mạnh vào bầu khí quyển. Những rò rỉ đó sẽ phải được giảm thiểu đáng kể để phép toán phát thải trên hydro màu xanh lam bằng “sạch”.

Vì vậy, hạn chế lớn nhất đối với những gì chúng ta sử dụng hydro sạch là nguồn cung cấp. Tuy nhiên, việc sản xuất các loại hydro sạch hơn sẽ rất khó khăn, hầu như tất cả các chuyên gia đều đồng ý rằng nó cần thiết vì ít nhất một lý do: phân bón. Rebecca Dell, giám đốc chương trình công nghiệp tại Climateworks Foundation, một nhóm từ thiện hỗ trợ các giải pháp khí hậu, cho biết: “Nhu cầu của chúng tôi về phân bón sẽ không biến mất. “Chúng ta cần chuyển điều đó sang một quy trình sạch trong tương lai và thực sự không có một quy trình thay thế nào.”

Ngoài phân bón, có sự đồng thuận thô sơ rằng hydro sạch là một đối thủ mạnh mẽ để cắt giảm lượng khí thải từ nhiều bộ phận “khó khử cacbon” của nền kinh tế – những hoạt động không thể dễ dàng cung cấp bằng điện sạch. Chúng bao gồm vận tải đường dài, vận tải biển, hàng không và luyện thép. Công ty hydro Air Liquide, công ty sản xuất hydro dựa trên năng lượng tái tạo và nhiên liệu hóa thạch, nói với Grist rằng việc sản xuất nó ở quy mô lớn cho những mục đích sử dụng này “sau đó sẽ cho phép các phân khúc non trẻ xuất hiện và phát triển.”

Người phát ngôn David Asselin cho biết: “Việc xem xét từng mục đích sử dụng cuối cùng mà không xem xét toàn bộ hệ thống sẽ không cho phép từng người và bất kỳ mục đích nào trong số họ được hưởng lợi từ nhau.

Nhà máy thử nghiệm Hybrit ở Lulea, Thụy Điển đã bắt đầu sản xuất thép cacbon thấp hơn bằng cách sử dụng hydro xanh. Åsa Bäcklin / HYBRIT

Nhưng Sara Gersen, luật sư cho Earthjustice và đồng tác giả của báo cáo gần đây của tổ chức về tiềm năng của công nghệ hydro, cho biết cô nhận thấy sự khác biệt giữa những trường hợp rõ ràng hơn đối với hydro sạch và những trường hợp mà ngành nhiên liệu hóa thạch đang vận động, như đốt nó trong các nhà máy điện.

“Các công ty tiện ích và những người đề xuất dự án đang cố gắng để được chấp thuận cho các nhà máy khí hóa thạch mới dưới chiêu bài, ‘ồ, có thể một ngày nào đó, điều này có thể được chuyển đổi với một số chi phí không xác định để vận hành bằng hydro xanh, ‘” cô ấy nói. Báo cáo đề cập đến Danskammer, một công ty năng lượng ngoại ô New York đã đề xuất xây dựng một nhà máy điện chạy bằng khí đốt tự nhiên mới và lập luận rằng nó phù hợp với các mục tiêu khí hậu vì nhà máy sẽ có khả năng đốt cháy hỗn hợp hydro sạch và khí tự nhiên, điều này sẽ làm giảm lượng khí thải, và cuối cùng có thể được chuyển đổi để chạy hoàn toàn bằng hydro. Entergy Texas, một công ty điện lực, gần đây đã đưa ra một đề xuất tương tự .

Gersen cho biết: “Chúng tôi muốn các nhà hoạch định chính sách đóng cửa điều đó lại và nói:“ Không, bạn cần phải tận dụng các giải pháp năng lượng sạch có sẵn ngày nay ”. Danskammer đã không trả lời yêu cầu bình luận của Grist.

Một lập luận quan trọng từ những người đề xuất hydro là nó có thể tận dụng cơ sở hạ tầng nhiên liệu hóa thạch hiện có , và trong một số trường hợp, các công ty đang chuyển đổi mục đích sử dụng các nhà máy điện hiện có để sử dụng hydro. Tại Utah , một nhà máy than cũ đang được trang bị thêm để chạy bằng hỗn hợp khí tự nhiên và sạch hydro, với mục tiêu cuối cùng là sử dụng 100% hydro sạch. Bang New York đang thử nghiệm pha trộn tại một nhà máy khí đốt tự nhiên hiện có ở Long Island.

Nhưng việc pha trộn hydro với khí tự nhiên không có khả năng làm giảm đáng kể lượng khí thải carbon trong thời gian ngắn. Jack Brouwer, giám đốc Chương trình Năng lượng và Năng lượng Tiên tiến tại Đại học California, Irvine, nơi ông thực hiện nghiên cứu về một loạt các ứng dụng hydro, nói với Grist rằng công nghệ nhà máy điện thương mại hiện có thể đốt cháy hỗn hợp hydro lên tới 30%. khí và 70 phần trăm metan. Theo một nghiên cứu được đánh giá ngang hàng từ năm 2019, hỗn hợp hydro 30% sẽ chỉ giảm lượng khí thải từ đốt khí đốt tự nhiên khoảng 12%.

Các công ty khí đốt cũng đang đề xuất hòa trộn hydro vào khí đốt tự nhiên để cung cấp cho các ngôi nhà và tòa nhà. Nhưng phần lớn hệ thống đường ống ở Mỹ không thể mang nhiều hơn 20% hydro, nếu nhiều như vậy, vì nó làm hỏng các đường ống. Tải lượng hydro cao hơn sẽ yêu cầu các công ty tiện ích phải thay thế đường ống của họ bằng các vật liệu khác, có khả năng chuyển những chi phí đó cho khách hàng. Khách hàng cũng cần phải sửa đổi các thiết bị hiện tại của họ hoặc mua những thiết bị mới.

Mức giảm phát thải dự kiến ​​khi trộn hydro với khí tự nhiên. Các tính toán dựa trên công thức Earthjustice

Đối với Brouwer, Việc hòa trộn hydro xanh vào hệ thống khí đốt tự nhiên, cho dù là cho các nhà máy điện hay hộ gia đình, vẫn rất đáng làm – không phải vì lợi ích khí nhà kính mà là để tạo ra một thị trường mới cho năng lượng mặt trời và năng lượng gió. Hiện tại, California có một vấn đề là giá năng lượng mặt trời đang xuống rất thấp vào giữa ban ngày, ở thời điểm phát điện cao điểm, đó là không khuyến khích phát triển nhiều năng lượng mặt trời hơn trong tiểu bang . Ví dụ, nếu California đặt ra nhiệm vụ pha trộn hydro xanh, thì nó sẽ tạo ra nhiều nhu cầu hơn, vì năng lượng tái tạo là cần thiết để tạo ra hydro xanh. Nhưng Brouwer nói rằng việc pha trộn hydro sạch với khí tự nhiên chỉ là một bước đệm. Ông nói: “Hệ thống khí đốt phải được loại bỏ hoặc khử cacbon hoàn toàn. Trong khi việc đốt cháy hydro trong nhà máy điện hoặc lò nung không thải ra khí nhà kính, nhưng nó lại thải ra các oxit nitơ, một chất ô nhiễm có hại cho sức khỏe con người. “Chúng ta có cơ hội này khi chúng ta đang khử cacbon cho nền kinh tế của mình để cuối cùng giải quyết những bất công về môi trường sâu sắc của việc đốt nhiên liệu trong các nhà máy điện trong các cộng đồng không được hưởng lợi từ chi phí năng lượng thấp, nhưng phải chịu chi phí sức khỏe do ô nhiễm của nó,” Saadat nói.

Tuy nhiên, Saadat và Gersen tin rằng hydro sạch có thể hữu ích cho lưới điện thông qua một giải pháp khác: Pin nhiên liệu hydro. Pin nhiên liệu tạo ra điện thông qua phản ứng hóa học chứ không phải quá trình đốt cháy, và không tạo ra ô nhiễm. Chúng là những hệ thống nhỏ hơn nhiều so với các nhà máy điện, và có thể được nối với lưới điện thành một mảng, tương tự như các dự án pin quy mô lưới.

Gniewomir Flis, giám đốc dự án hydro tại tổ chức nghiên cứu Agora Energiewende có trụ sở tại Berlin, cho biết pin nhiên liệu khó có thể là một lựa chọn trong ít nhất một thập kỷ vì tại thời điểm này, chúng đắt hơn nhiều so với công nghệ nhà máy điện đốt cháy truyền thống. Ông cũng lưu ý rằng các công ty xây dựng công nghệ nhà máy điện đang làm việc để giảm lượng khí thải nitơ oxit và ngành công nghiệp này cho biết họ có thể giải quyết vấn đề này trong vòng một thập kỷ.

Cho dù đối với nhà máy điện hay pin nhiên liệu, hydro có thể được lưu trữ dưới lòng đất với số lượng lớn, giống như khí tự nhiên, vì vậy nhiều người xem nó như một công cụ chính để cung cấp điện dự phòng sạch, lâu dài trong các mùa. khi có ít nắng và gió hơn để cung cấp năng lượng cho lưới điện.

Có lẽ việc sử dụng hydro tiềm năng gây tranh cãi nhất là chế tạo lại hệ thống đường ống của chúng ta để đưa nó vào nhà và các tòa nhà. Flis gọi ý tưởng đốt 100% hydro trong các tòa nhà là một “giải pháp không thể tuyệt vời hơn về mặt chính trị”. Theo phân tích của ông, vì hydro carbon thấp rất đắt, nên điều đó có nghĩa là phải cung cấp các khoản trợ cấp khổng lồ cho các tiện ích hoặc tăng giá của khách hàng lên ít nhất năm lần. Flis cũng ước tính rằng ở Châu Âu, việc lắp đặt một máy bơm nhiệt điện sẽ tiết kiệm được một lượng sữa trứng Mer khoảng $ 23,000 đến $ 35,000 trong 25 năm tới so với việc lắp đặt một lò hơi hydro.

Tuy nhiên, những người khác hãy nhìn vào thách thức của các tòa nhà điện khí hóa hoàn toàn – và ít nhiều buộc các tiện ích gas phải đóng cửa – và tìm rằng không tốt về mặt chính trị. Steve Griffiths, phó chủ tịch cấp cao về nghiên cứu và phát triển tại Đại học Khalifa ở Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất, cho biết: “Đúng vậy, sưởi ấm bằng điện hiệu quả hơn nhiều, nhưng chúng ta cần xem xét thực tế của việc từ bỏ cơ sở hạ tầng khổng lồ tại chỗ”.

Các căn hộ trong khu phố Bergedorf ở Hamburg, Đức đã được chọn để thử nghiệm pha trộn hydro vào năm 2020 Daniel Bockwoldt / liên minh hình ảnh thông qua Getty Images

Griffiths nhấn mạnh rằng nhiều báo cáo khác đã xem xét tương lai của hydro sạch và đến cho các kết luận tương tự như Earthjustice. Nhưng ông cho rằng những phân tích này thiếu bối cảnh. Ông nói: “Chỉ riêng các yếu tố kinh tế – công nghệ không phải là yếu tố khiến hydro trở thành nhiên liệu chính cho quá trình chuyển đổi năng lượng,” ông nói và viết rằng các yếu tố xã hội, văn hóa và chính trị cũng giúp hoặc cản trở những thay đổi của hệ thống năng lượng. Griffiths là tác giả chính của một bài đánh giá gần đây trên

Michael Liebreich, một nhà phân tích và cố vấn năng lượng độc lập, cho biết hệ thống sưởi trong nhà là “chiến tuyến trong cuộc chiến văn hóa hydro”. Ông nói: “Có rất nhiều hoạt động vận động hành lang cho hydro để sưởi ấm, bởi vì nó sẽ sử dụng mạng lưới phân phối khí và đó là một tài sản rất đắt tiền mà chúng tôi đã xây dựng trong nhiều, nhiều thập kỷ, và các công ty sở hữu nó không muốn bước đi đi. ”

Tại Vương quốc Anh, nơi Liebreich sinh sống, các công ty khí đốt đã thúc đẩy việc chuyển đổi hoàn toàn sang hydro ít nhất là từ năm 2016, khi một nghiên cứu do ngành tài trợ phát hiện ra rằng mạng lưới khí đốt ở thành phố Leeds có thể được chuyển đổi để vận chuyển hydro carbon thấp đến nhà với chi phí tối thiểu cho khách hàng. Đến năm 2023, một chương trình thí điểm được trợ cấp nhiều tại một khu phố ở Scotland sẽ là công ty đầu tiên cung cấp 100% hydro xanh cho mạng lưới khoảng 300 ngôi nhà. Những người tham gia sẽ nhận được các thiết bị miễn phí và hóa đơn xăng của họ sẽ không tăng trong thời gian thí điểm, dự kiến ​​kéo dài đến năm 2027.

Tại Hoa Kỳ, các dịch vụ gas ở New York, Massachusetts, California và các bang khác đã nói rằng hydro sạch có thể là một phần của hỗn hợp nhiên liệu carbon thấp mà họ có thể cung cấp cho khách hàng trong tương lai để đáp ứng các mục tiêu về khí hậu. Họ đang ủng hộ sự chấp nhận của công chúng đối với hydro sạch và các khí carbon thấp hơn khác, như khí sinh học , để sinh tồn. Jonathan Peress, giám đốc cấp cao về chiến lược kinh doanh và chính sách năng lượng tại SoCalGas, một công ty khí đốt ở California, nói với Grist: “Chúng tôi không kiếm tiền từ các phân tử. “Chúng tôi kiếm tiền bằng cách cung cấp dịch vụ vận chuyển và giao hàng cho khách hàng của mình”. SoCalGas đang tham gia vào một số quan hệ đối tác để tăng cường sử dụng hydro, bao gồm một sáng kiến ​​để biến Los Angeles trở thành trung tâm sản xuất hydro xanh giá cả phải chăng . Công ty đã đề xuất pha trộn hydro vào mạng lưới khí đốt của nó, nhưng đơn đăng ký của nó với Ủy ban Tiện ích Công cộng California đã bị bác bỏ vào tháng Bảy vì không hoàn thiện. ông cho rằng có nhiều khả năng thành công nhất, nhưng không nhìn thấy nhiều tương lai cho hydro trong các tòa nhà. Nhưng ông cũng không thấy có vấn đề gì với việc các chính phủ chi một số tiền để hỗ trợ những loại thử nghiệm này bởi vì nó sẽ có rất nhiều học hỏi. “Chúng ta sẽ đến một lúc nào đó khi họ sẽ nói, ‘Chúng tôi đã cố gắng xây dựng 67.000 ngôi nhà được sưởi ấm bằng hydro, giờ chúng tôi đã hiểu rõ hơn nhiều về kinh tế – điều đó chẳng có nghĩa lý gì cả’, ông nói. “Hoặc, ‘Nó chỉ có ý nghĩa trong một số lượng rất nhỏ các hốc này.'”

a list of clean hydrogen applications from

Nhưng đối với Gersen và Saadat, những người đã xem các công ty như SoCalGas có đã đấu tranh với các chính sách để tăng tốc độ chuyển đổi sang tất cả – các tòa nhà điện, đơn giản là không có thời gian để chờ đợi và xem liệu hydro sạch có hoạt động được hay không.

“Chúng tôi thực sự mong muốn đảm bảo rằng lời hứa mơ hồ rằng hydro có thể có sẵn như một công nghệ khử cacbon trong tương lai sẽ không làm lệch các khoản đầu tư cấp bách mà chúng tôi cần hiện nay,” Gersen nói.

Những sự đánh đổi kiểu này rất khó xảy ra. Không có gì đảm bảo rằng khoảng 2 tỷ đô la Mỹ có thể chi cho một “trung tâm hydro sạch” để sưởi ấm khu dân cư, nếu không sẽ chuyển sang điện khí hóa hoặc bất kỳ giải pháp khí hậu nào khác. Hoặc là có thể thông qua một dự luật ở Washington, DC ngay bây giờ mà không liên quan đến việc ném một số xương cho ngành công nghiệp nhiên liệu hóa thạch.

Nhưng bão, hạn hán, cháy rừng và các tác động khác của biến đổi khí hậu đang ngày càng gia tăng. Các-bon đang tích tụ trong khí quyển và lượng khí thải mà chúng ta có thể tránh được hiện nay và trong 10 năm tới có thể đáng giá hơn rất nhiều – về số người bị mất, cộng đồng phải di dời, thiệt hại do thiên tai – hơn là một giải pháp đột phá để cắt giảm lượng khí thải vào năm 2030 .

Lời người biên tập: Earthjustice là nhà quảng cáo với Grist. Các nhà quảng cáo không có vai trò gì trong các quyết định biên tập của Grist.


Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Back to top button