Tại thị trấn Bermeo nằm ở miền Bắc Tây Ban Nha, một cột mốc lịch sử của ngành năng lượng toàn cầu vừa được thiết lập. Tập đoàn công nghệ Phần Lan Wartsila đã đưa thành công hệ thống phát điện quy mô lớn chạy hoàn toàn bằng hydro tinh khiết vào vận hành thực tế và hòa trực tiếp vào lưới điện quốc gia. Sự kiện này chuyển hydro từ một khái niệm lý thuyết xa vời trong các phòng thí nghiệm thành một mảnh ghép mang tính thực chiến của hạ tầng năng lượng hiện đại.
Động cơ phát điện chạy bằng 100% hydroTránh điểm yếu thời tiết của năng lượng sạch
Nhiều năm qua, ngành công nghiệp năng lượng vẫn loay hoay với bài toán hydro. Các dự án phát điện trước đây đa phần chỉ dám sử dụng hỗn hợp pha trộn giữa hydro và khí tự nhiên để duy trì sự ổn định của hệ thống. Cỗ máy mang tên Wartsila 31H2 đã phá vỡ giới hạn đó khi chứng minh các hệ thống phát điện khổng lồ hoàn toàn có thể chạy bằng 100% hydro mà vẫn đáp ứng những tiêu chuẩn kỹ thuật khắt khe nhất của lưới điện quốc gia.
Thành công này xuất hiện vào đúng thời điểm thế giới đang khát khao một giải pháp lưu trữ năng lượng. Theo các dự báo quốc tế, tổng công suất điện gió và điện mặt trời trên toàn cầu có thể tăng thêm khoảng 4600 GW từ nay đến năm 2030. Tây Ban Nha, nơi diễn ra cuộc thử nghiệm, cũng là một trong những quốc gia châu Âu đi đầu về phát triển điện tái tạo.
Sự bùng nổ của năng lượng xanh kéo theo một nghịch lý lớn cho các nhà điều hành lưới điện. Khác với nhiệt điện hay thủy điện có thể chủ động tăng giảm công suất, điện gió và điện mặt trời phụ thuộc hoàn toàn vào tâm trạng của thời tiết. Có những ngày nắng gắt và gió mạnh, hệ thống tạo ra lượng điện dư thừa khổng lồ không thể tiêu thụ hết. Ngược lại, khi mặt trời lặn hoặc gió ngừng thổi, sản lượng điện lao dốc không phanh, đe dọa an ninh năng lượng diện rộng.
Lúc này, hệ thống phát điện bằng hydro đóng vai trò như một cục pin dự phòng khổng lồ. Lượng điện dư thừa từ các trang trại gió và mặt trời sẽ được dùng để chạy hệ thống điện phân, tách nước thành oxy và hydro. Hydro sau đó được nén vào các bồn chứa chuyên dụng. Khi lưới điện thiếu hụt, nguồn hydro này được bơm thẳng vào động cơ Wartsila 31H2 để phát điện bù đắp. Đại diện tập đoàn Phần Lan khẳng định động cơ này có khả năng khởi động cực nhanh, sẵn sàng gánh vác lưới điện ngay khi các nguồn năng lượng tái tạo suy yếu.
Đáp ứng nhu cầu điện ngày càng tăng của AI
Công nghệ phát điện mới không chỉ giải cứu lưới điện quốc gia mà còn mở ra lối thoát cho những ngành công nghiệp tiêu thụ năng lượng khổng lồ. Điển hình nhất là các trung tâm dữ liệu phục vụ trí tuệ nhân tạo và các tổ hợp sản xuất công nghiệp nặng. Đây là những khu vực đang chịu áp lực kép, vừa cần nguồn điện khổng lồ chạy liên tục 24/7, vừa bị siết chặt bởi các quy định giảm phát thải carbon toàn cầu.
Hydro xanh sản xuất từ năng lượng tái tạo cháy trong động cơ Wartsila 31H2 hoàn toàn không xả thải carbon. Các chuyên gia đánh giá mô hình này ưu việt hơn hẳn so với hệ thống pin lưu trữ lithium-ion hiện nay, vốn đang gặp nhiều hạn chế về chi phí bảo trì và thời gian lưu điện quy mô lớn.
Tuy nhiên, bài toán công nghệ đã có lời giải không đồng nghĩa với việc động cơ hydro sẽ phủ sóng khắp thế giới vào ngày mai. Khúc mắc lớn nhất lúc này đã rời khỏi các bản vẽ kỹ thuật để chuyển sang bàn làm việc của các nhà kinh tế học và hoạch định chính sách.
Giám đốc Chiến lược Công nghệ và Khử carbon của Wartsila là ông Rasmus Teir nhận định thách thức hiện tại nằm ở yếu tố kinh tế và hạ tầng đồng bộ. Việc nhân rộng mô hình này đòi hỏi các quốc gia phải đổ những khoản tiền khổng lồ để xây dựng nhà máy điện phân hydro xanh, hệ thống bồn chứa chịu áp lực cao và mạng lưới đường ống dẫn khí chằng chịt.
Thực tế thị trường cho thấy chi phí sản xuất hydro xanh vẫn đang cao hơn rất nhiều so với việc khai thác nhiên liệu hóa thạch truyền thống. Ngành công nghiệp mới mẻ này sẽ không thể tự đứng vững nếu thiếu vắng các khung pháp lý rõ ràng, trợ cấp tài chính và chính sách kích cầu từ chính phủ các nước. Sự kiện tại Tây Ban Nha là một bước tiến dài về mặt kỹ thuật, nhưng cuộc đua thương mại hóa hydro để thực sự thay đổi bản đồ năng lượng toàn cầu dường như chỉ mới bắt đầu.
