Pin và nhiên liệu điện tử, loại nào tốt hơn?

Cơ chế nào để Việt Nam phát triển pin lưu trữ điện năng và thủy điện tích năng? Phát triển mạnh nguồn năng lượng tái tạo cần đi đôi với việc xây dựng hệ thống lưu trữ điện năng, nhằm tích trữ năng lượng dư thừa do các nguồn năng lượng tái tạo không thể điều độ vào các giờ thấp điểm của nhu cầu và phát lên hệ thống ở những giờ cao điểm đang và sẽ ngày càng quan trọng. Tuy nhiên, muốn thực hiện được điều này, cần có các cơ chế linh hoạt, phù hợp để có thể thúc đẩy được việc đầu tư phát triển hệ thống lưu trữ điện năng.

Những sáng kiến mang tính đột phá về pin trong năm 2021 Pin lithium-ion đóng vai trò như động cơ cho rất nhiều thiết bị, mọi đột phá khoa học giúp cải thiện hiệu suất pin đều rất quan trọng. Kết thúc năm 2021, Tạp chí công nghệ trực tuyến Mỹ Newatlas cập nhật phát minh xuất sắc liên quan đến pin, giúp ngành năng lượng nâng cao hiệu suất thiết bị và là giải pháp tình thế trong bối cảnh khủng hoảng năng lượng như hiện nay. Tổng hợp của chuyên gia Tạp chí Năng lượng Việt Nam.

Giải pháp pin tích trữ năng lượng cho doanh nghiệp và công nghiệp Với quyết tâm giảm phát thải CO2 để chống biến đổi khí hậu, nhiều quốc gia trên thế giới đang chuyển đổi năng lượng rất mạnh mẽ theo hướng giảm dần nguồn năng lượng hóa thạch để chuyển sang sử dụng năng lượng tái tạo, trong đó có điện gió và điện mặt trời. Với công nghệ không ngừng cải tiến và phát triển, giá thành sản xuất ngày càng rẻ hơn thì có thể khẳng định điện gió và điện mặt trời sẽ là nguồn năng lượng chính của thế giới trong tương lai.

Về xe điện EV và nhiên liệu điện tử:

EV là viết tắt của từ tiếng Anh Electric Vehicle (phương tiện giao thông chạy điện hay xe ô tô điện) dùng 100% năng lượng điện để hoạt động nhờ động cơ điện để dẫn động thay vì động cơ đốt trong dùng xăng, dầu diesel. Năng lượng điện được lưu trữ trong pin, có thể sạc đầy nhiều lần sau khi dùng hết.

So với xe chạy xăng, phát thải carbon dioxide - CO₂ cao, xe EV ít ồn hơn, tăng tốc nhanh hơn và không thải ra khí CO₂ khi vận hành. Việc mở rộng cơ sở hạ tầng thu phí ở nhiều quốc gia đã làm tăng thêm sức hấp dẫn của xe điện.

Ví dụ, ở Na Uy, 84% doanh số bán ô tô mới trong tháng Giêng năm 2022 là xe điện. Nhiều nước phát triển như: Na Uy, Hà Lan, Thụy Điển, Pháp… đã đặt mục tiêu cấm xe hơi truyền thống vào năm 2040. Trung Quốc và Đan Mạch áp dụng chính sách trợ giá khi mua xe điện đến 49%, con số này còn thay đổi nhiều qua thời gian. Tại Việt Nam, xe EV cũng chính thức được Chính phủ hỗ trợ giá để thúc đẩy các nhà đầu tư và sản xuất động cơ điện.

Nhiên liệu điện tử (e- fuel) còn được gọi là nhiên liệu tổng hợp, giải pháp thay thế bền vững cho nhiên liệu hóa thạch. E-Fuel có thể được sử dụng trong cơ sở hạ tầng hiện có và do đó giảm lượng khí thải CO₂ một cách quyết đoán, hợp lý trong thị trường vận tải, sưởi ấm để trung hòa khí hậu. Chúng được sản xuất bằng cách sử dụng carbon dioxide, hoặc carbon monoxide bị thu giữ, cùng với hydro thu được từ các nguồn điện “sạch” bền vững như gió, năng lượng mặt trời và điện hạt nhân. Quá trình sử dụng carbon dioxide trong sản xuất và thải ra một lượng carbon dioxide tương đương vào không khí khi nhiên liệu được đốt cháy, để tạo ra tổng lượng khí thải carbon thấp. Do đó, nhiên liệu điện tử là một lựa chọn để giảm phát thải khí nhà kính từ vận tải, đặc biệt là vận tải hàng hóa đường dài, đường biển, đường hàng không.

Các mục tiêu nhiên liệu chính là butanol và dầu diesel sinh học, nhưng bao gồm các chất rượu khác và khí chứa carbon như metal, butan.

Xe điện rẻ hơn, kinh tế hơn:

Theo nghiên cứu của Bloomberg New Energy Finance (BNEF): Gần đây, xe điện có giá gần gấp đôi so với xe động cơ đốt trong. Dự báo, xe điện sẽ đạt mức giá ngang bằng với các mẫu xe sử dụng nhiên liệu hóa thạch vào năm 2026 và rẻ hơn 10 - 30% vào cuối thập kỷ này. EV tốt hơn, vì khai thác khoảng 95% năng lượng được sử dụng khi lái xe, trái ngược với động cơ đốt cháy mất 2/3 năng lượng dưới dạng nhiệt thải. Và với việc giá dầu đạt mức cao kỷ lục trong những tháng gần đây, xe điện ngày càng kinh tế hơn một khi lăn bánh trên đường.

Với mức giá nhiên liệu hiện tại khoảng 2 euro/lít, người dùng ô tô chạy dầu 100 km sẽ phải trả 14 euro. Để so sánh, một chiếc EV tiêu thụ khoảng 15 kilowatt giờ điện (kWh) cho 100 km di chuyển, với giá điện trung bình là 20 euro cent/kWh, họ chỉ phải trả 3 euro. Do lợi thế về chi phí đáng kể này, các chuyên gia kỳ vọng xe điện chạy pin sẽ sớm chiếm lĩnh các thị trường phổ thông. Nghiên cứu của BNEF giả định 70% tổng số xe du lịch mới bán ở EU có thể chạy bằng pin vào đầu năm 2030.

Nhưng khi cuộc cách mạng xe điện dành cho người tiêu dùng nổi lên, công nghệ này có thể được áp dụng cho các xe tải thương mại hạng nặng, xe lửa, máy bay và tàu thủy đến đâu? Có nhiều ý kiến ​​khác nhau về cách khử cacbon trên các phương tiện chở hàng nặng.

Pin vượt trội hơn hydro khi vận chuyển nặng:

Các cuộc tranh luận đã diễn ra sôi nổi về việc làm thế nào để đạt được mức khí thải tối ưu cho xe tải chạy hàng trăm km một ngày. Trong khi các phương tiện chở hàng hạng nặng chạy điện ngày càng có giá phải chăng, thì việc tiêu thụ lại bị hạn chế trừ khi các trạm sạc nhanh được bố trí nhất quán, hợp lý trên các tuyến đường dài.

Theo nghiên cứu gần đây của Viện nghiên cứu Fraunhofer ISE (Đức): Ứng viên triển vọng cho trung hòa carbon thay thế cho xe tải là dùng pin nhiên liệu hydro. Tuy nhiên, nhược điểm còn tồn tại là chi phí xe tải chạy bằng hydro đắt hơn đáng kể so với các mẫu xe điện tiêu chuẩn.

Nghiên cứu của Fraunhofer ISE được ủy quyền bởi Traton Group - nhà sản xuất xe thương mại hàng đầu thế giới với các thương hiệu lớn như: MAN, Scania và Volkswagen khẳng định: Xe tải điện dùng pin sẽ tiết kiệm chi phí hơn so với chạy bằng hydro. "Trong giao thông xe tải, đặc biệt là trên các tuyến đường dài, trong hầu hết các trường hợp, xe tải điện thuần túy sẽ là giải pháp rẻ hơn và thân thiện hơn với môi trường. Lý do, hydro vẫn tồn tại nhược điểm cố hữu, chỉ khoảng một phần tư năng lượng đầu ra cung cấp năng lượng cho phương tiện, ba phần tư bị thất thoát qua các quá trình chuyển đổi. Với xe tải điện thì tỷ lệ này bị đảo ngược" - Bà Catharina Modahl - Nilsson - Giám đốc kỹ thuật của Traton Group nói với tờ trực tuyến Đức DW.

Nhiên liệu điện tử tồn tại để cạnh tranh:

Nhiều năm sản xuất, nhiên liệu điện tử tổng hợp đang được quảng bá như một lựa chọn trung hòa với khí hậu cho ô tô và xe tải có động cơ đốt trong hiện tại. Loại nhiên liệu này sử dụng hydro xanh được sản xuất từ ​​nước và điện tái tạo, kết hợp với CO₂ để tạo ra một loại nhiên liệu tổng hợp tương tự như dầu diesel, xăng, hoặc dầu hỏa. "Trong khi nhiên liệu điện tử có thể giúp kéo dài tuổi thọ của động cơ đốt trong thế giới phi carbon, thì chúng vẫn kém hiệu quả so với công nghệ pin, chưa kể chi phí cao hơn. Nhưng nó lại có tác dụng trung hòa khí hậu tốt hơn cho các phương tiện dùng động cơ đốt trong" - Peter Grave - phát ngôn viên của hãng sản xuất ô tô Đức Porsche - nơi đang đầu tư cho sản xuất nhiên liệu điện tử cho hay.

Theo nghiên cứu do Cơ quan Năng lượng Đức (GEA) thực hiện: Các phương tiện chạy bằng nhiên liệu điện tử tiêu thụ năng lượng gấp 5 lần so với xe chạy bằng pin và đắt hơn khoảng 8 lần nếu chạy trên mỗi km trong tương lai. Theo GEA, trong khi các máy bay nhỏ chạy bằng cánh quạt và phà du ngoạn được cung cấp năng lượng bằng pin, thì tương lai các phương tiện vận tải lớn đường dài, nhiên liệu điện tử có thể là giải pháp thế chân duy nhất thân thiện với khí hậu.

Nhà máy nhiên liệu điện tử thương mại đầu tiên hiện đang được xây dựng tại miền nam Chile với sự hợp tác đầu tư giữa hãng Porsche với tập đoàn công nghệ khổng lồ Siemens Energy của Đức. Sản phẩm cuối là nhiên liệu điện tử trung tính carbon bằng cách sử dụng năng lượng gió chi phí thấp. "Trong 10 năm nữa, chúng ta sẽ thấy hàng chục dự án như vậy ra đời, nhiên liệu trung hòa với khí hậu được tạo ra từ điện, nước và không khí sẽ trở thành xu thế mới trong tương lai" - Christian Breyer - chuyên gia về các kịch bản năng lượng toàn cầu tại Đại học LUT của Phần Lan dự báo về triển vọng của nhiên liệu mới mẻ này./.

KHẮC NAM - CHUYÊN GIA TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

(THEO: DW - 5/2022)

Link tham khảo:

1/ https://www.dw.com/en/batteries-versus-e-fuels-which-is-better/a-61921402