Nhiên liệu hydro sẽ thay thế chất đốt hóa thạch, 700 trạm bơm hydro cho xe tải sẽ chứng minh điều đó

Nikola Motor Company lại là một công ty sản xuất xe bốn bánh khác lấy tên nhà phát minh thiên tài Nikola Tesla, và họ sẽ lại là một doanh nghiệp sống đúng với cái tên đó. Họ mong muốn loại bỏ hoàn toàn xe tải hạng nặng chạy dầu diesel, thay thế bằng những chiếc xe tải vận hành bằng những “cell” nhiên liệu hydro.

Ước mơ hoàn toàn có cơ sở: xe sử dụng thỏi nhiên liệu hydro gây ít tiếng động, thứ chúng thải ra là nước, tiếp nhiên liệu khá nhanh khi so sánh với xe điện. Tuy nhiên, nhiều vấn đề nan giải đang cản trở ước mơ nhiên liệu hydro.

Đầu tiên, lưu trữ hydro khá khó khăn, bởi lẽ cần làm lạnh và nén hydro lại nếu muốn sử dụng hiệu quả. Bên cạnh đó, H₂ chưa được xếp vào danh sách nhiên liệu sạch ở nhiều nơi trên nước Mỹ. Khí tự nhiên CH4 có thể sinh ra H₂, quá trình này thải ra cả carbon dioxide và bị coi là xả thải. Có những cách chế tạo nhiên liệu hydro mà không xả thải như điện phân, nhưng phương pháp này khá tốn kém.

Nếu Nikola Motor Company không giải quyết được những vấn đề trên, liệu con đường họ đi có khả thi?

Hiểu những câu hỏi vẫn làm phiền lòng những người lo lắng cho môi trường, Nikola mở hội nghị tại Arizona, kéo dài hai ngày để trả lời tất cả những lo lắng đó. Trong buổi nói chuyện dài 45 phút, phó chủ tịch mảng công nghệ hydro của Nikola, Jesse Schneider đã ngồi lại với CEO của công ty điện phân nước Nel Hydrogen, Jon André Løkke để bàn tính về tương lai.

Họ vạch ra một bản kế hoạch thay thế xe tải hiện tại, bằng thứ phương tiện chạy hydro vừa sạch, vừa an toàn lại vừa hiệu quả.

Jesse Schneider

Jon André Løkke

Cách tạo ra hydro

Việc Nikola và Nel Hydrogen bắt tay là điểm nhấn đáng chú ý đầu tiên. Công ty Nel đã đứng trong chuyên ngành điện phân nước được 90 năm, cung cấp máy móc điện phân công nghiệp và thương mại cho toàn Châu Âu. Løkke nói với trang tin ArsTechnica rằng họ chưa bao giờ chế tạo hydro từ methane, trọng tâm chính của công ty vẫn là điện phân từ bao năm nay.

Cho dù Nel chỉ chú trọng vào ngành công nghiệp, nhưng họ coi việc hợp tác với Nikola như một bước chuyển mình mới, đưa công ty vào ngành vận tải. Bước đầu tiên sẽ là xây dựng một mạng lưới trạng cung cấp năng lượng hydro trên những trục đường chính.

Trong buổi thuyết trình, Schneider khẳng định toàn bộ 700 trạm tiếp nhiên liệu chuẩn bị được xây dựng khắp nước Mỹ sẽ được “một mạng lưới năng lượng ít thải khí carbon cung cấp thứ năng lượng tái tạo sạch”, tất cả thiết bị đều do Nel Hydrogen cung cấp. Những trạm nhiên liệu của Nikola đều được lắp đặt pin năng lượng Mặt Trời, và Schneider mong muốn những tấm pin lớn sẽ cung cấp ít nhất 30% năng lượng cho trạm tiếp nhiên liệu, 70% còn lại cũng sẽ đến từ những nguồn năng lượng tái tạo khác.

Những trạm bơm hydro tương lai của Nikola.

Ban đầu, họ sẽ tập trung vào bang Arizona của Mỹ, nơi năng lượng ít sinh carbon (như năng lượng Mặt Trời và năng lượng hạt nhân) chiếm phần lớn sản lượng điện khu vực. Tuy vậy, không có nghĩa Nikola sẽ tránh xa những khu vực sử dụng nhiên liệu hóa thạch, họ sẽ có những cách thức ứng dụng riêng.

Những trạm bơm nhiên liệu chứa năng lượng

Kế hoạch xây dựng trạm tiếp nhiên liệu hydro của Nikola đã bao gồm cả đáp án cho những câu hỏi khó: đó là cách vận chuyển và lưu trữ hydro. Nel cung cấp cơ sở lưu trữ, có khả năng lưu giữ được 8 tấn hydro trong mỗi trạm.

Nikola và Nel hoàn toàn có thể xây dựng những trạm tiếp nhiên liệu lớn đến thế. Ngay trên không gian thử nghiệm của Nikola, ta thấy ngay dẫn chứng: một trạm bơm công suất 1 tấn hydro/ngày sử dụng thiết bị do Nel cung cấp, nơi được Schneider gọi là “trạm cung cấp H₂ lớn nhất nước Mỹ”. Nikola nói rằng việc sản xuất và lưu trữ hydro ngay tại trạm vô cùng hiệu quả, nhất là khi so với những quy trình tiếp nhiên liệu cho các trạm bơm xăng và dầu diesel hiện tại.

“Phương tiện chạy thanh nhiên liệu hiệu quả gấp đôi những xe chạy nhiên liệu hóa thạch”, Schneider nói với ArsTechnica. “Dù hiệu năng của điện cao hơn thật đó, nhưng vấn đề chính của xe điện nằm tại khoảng cách một lần sạc có thể chạy”.

Trả lời câu hỏi của người tới dự hội nghị, Schneider nói rằng một trạm bơm nhiên liệu công suất 8 tấn/ngày sẽ cần tới 17,6 megawatt điện. Tuy nhiên, phó chủ tịch Schneider không nêu rõ những nguồn năng lượng tái tạo nào sẽ cung cấp điện cho những trạm tiếp hydro.

Løkke bổ sung rằng “phần lớn lượng điện sẽ được dùng vào quá trình điện phân”, cụ thể là khoảng 95%, phần còn lại sẽ “được đưa vào việc nén và làm mát nhiên liệu”.

Một khía cạnh hoàn toàn mới của phương tiện di chuyển

Bên cạnh việc xây dựng những trạm cung cấp hydro lớn chưa từng có, Schneider nói rằng hiện tại, họ đang xây dựng thêm phòng nghiên cứu và phát triển. Cơ sở này sẽ giúp kỹ sư Nikola thử nghiệm bình đựng hydro và những thanh nhiên liệu được lắp cho xe, bên cạnh đó phát triển luôn một bộ quy chuẩn cho những xe tải hạng nặng chạy nhiên liệu hydro - những khía cạnh chưa từng xuất hiện ở thời điểm hiện tại.

Nhiều nơi trên thế giới, có những trạm tiếp nhiên liệu hydro nhưng mới chỉ ở quy mô nhỏ, cho những xe hộ gia đình. Những chiếc xe tải khổng lồ sẽ cần những thiết bị bơm nhiên liệu khác; xe tải của Nikola sẽ mang được 90 kg nhiên liệu hydro, còn trạm tiếp nhiên liệu sẽ bơm hydro với áp lực 70 megapascal. Schneider mong rằng mỗi lần tiếp hydro sẽ chỉ mất 10 phút là đầy bình.

Kế hoạch của Nikola không chỉ dừng lại ở “bơm được nhiên liệu cho 150 xe tải một ngày”, họ còn có thể tiếp được hydro cho 200 xe nhỏ, với những trạm bơm riêng cho những phương tiện dạng này. Kế hoạch này hơi khả quan quá, khi mà lượng xe lưu hành tại California - thị trường xe chạy hydro lớn nhất nước mỹ - chỉ đạt 6.000 xe, thật khó để những trạm bơm của Nikola ngoài California đạt được con số 200 dự kiến.

Chi phí

Trong hội nghị, Schneider và Løkke nói rằng nếu Nikola và Nel có thể mua được điện với giá 0,04 USD/kWh, họ có thể bán hydro với giá dưới 6 USD/kg. Để trấn an những người nghĩ rằng giá điện vừa nêu quá bất khả thi - chẳng đâu bán điện rẻ thế cả, thì Schneider nói: “có thể có được mức giá trên tại chính Arizona này. Tại bờ biển phía Bắc, chúng tôi có thể tận dụng được lưới điện khổng lồ tại Thác Niagara”.

Hiện tại, thông tin chính thức cho thấy “giá nhiên liệu hydro rơi vào khoảng 12,83 USD tới hơn 16 USD cho mỗi kilogram”; giá thường thấy nhất sẽ là 14 USD/kg, là mức giá cạnh tranh được với xăng và dầu diesel. Tuy vậy, con số Nikola đưa ra vẫn hoàn toàn mang tính lý thuyết, ta cần thấy tận mắt trạm hoạt động để có thể chứng thực những lời hứa hẹn của Nikola và Nel.

Nhiên liệu hydro có phải giải pháp an toàn?

Hiển nhiên cả Schneider và Løkke đều sử dụng xe chạy hydro đi làm, họ đều tin xe tuyệt đối an toàn. Nhưng từng đó không đủ để đại đa số mọi người đặt niềm tin tuyệt đối vào phương tiện chạy hydro, nhất là khi các quy định liên quan vẫn chưa cụ thể.

Khi nói đến việc lưu trữ một lượng khổng lồ hydro trong trạm tiếp nhiên liệu, nhiều người tỏ ra lo lắng về độ an toàn của những bình chứa lớn. Khán giả ngồi dưới tự hỏi liệu thảm họa khí cầu ở Hindenburg có tiếp diễn. “Đảm bảo nhiên liệu hydro được an toàn là ưu tiên số một của chúng tôi”, Schneider trả lời. Họ đã phân tích kỹ tính chất hóa học của hydro để có phương pháp lưu trữ hiệu quả nhất.

Còn về nước dùng trong điện phân, Løkke nói rằng phương pháp của họ cần tới nước ngọt đã được lọc qua, tuy nhiên những yêu cầu lọc nước không quá cao, có thể chấp nhận được. Một số nghiên cứu mới nêu lên phương án sử dụng nước biển để điện phân, nhưng quá trình này vẫn đang trong giai đoạn trứng nước, chưa thể áp dụng vào thực tế.

Hệ thống của Nikola vẫn dựa nhiều vào các giả thuyết hiện có, nhưng lịch trình ứng dụng của công ty cho thấy họ sẵn sàng thử nghiệm ngay lập tức để sớm biết kết quả. Nikola mong muốn xây thành công những trạm bơm thử nghiệm vào năm nay, sẽ có trạm bơm hydro cho xe tải lớn vào 2020.

Tiếp sau đó sẽ là một trạm bơm 8 tấn/ngày vào năm 2021, ở một địa điểm nào đó trên đất California. Tới năm 2022, những địa điểm tiếp nhiên liệu đầu tiên trong mạng lưới 700 trạm sẽ được khởi công.