Các sân bay có thể biến hydro thành nhiên liệu không?
Vào một ngày thông thường, có 1.300 máy bay cất cánh và hạ cánh tại Sân bay Heathrow, và để duy trì hoạt động đó cần khoảng 20 triệu lít nhiên liệu máy bay mỗi ngày.
Điều đó tương đương với việc đổ đầy xe của bạn khoảng 400.000 lần.
Đó là một hoạt động quy mô lớn, với nhiên liệu được dẫn trực tiếp đến sân bay từ các nhà máy lọc dầu và sau đó được lưu trữ tại hai cơ sở được gọi là trang trại nhiên liệu.
Matt Prescott, người đứng đầu chiến lược carbon tại Heathrow, cho biết:
Lượng nhiên liệu đi qua Heathrow là rất lớn. Đó là khoảng một nửa nhu cầu nhiên liệu máy bay của Vương quốc Anh.
Bản thân Sân bay Heathrow không mua bán nhiên liệu mà phụ thuộc vào các hãng hàng không và nhà cung cấp của họ.
Tuy nhiên, họ phải suy nghĩ về cơ sở hạ tầng, phân bổ không gian để lưu trữ và đường ống, đồng thời đảm bảo các hãng hàng không và công ty nhiên liệu có mọi thứ họ cần.
“Vấn đề thực sự là xây dựng đủ năng lực để đảm bảo rằng sân bay có sẵn khả năng phục hồi,”
Tuy nhiên, khi nói đến nhiên liệu, các sân bay trên khắp thế giới đang phải suy nghĩ lại.
Tại Vương quốc Anh, theo kế hoạch Jet Zero của chính phủ, đến năm 2040, ngành hàng không Vương quốc Anh đã cam kết đạt được lượng khí thải carbon ròng bằng không.
Ngành hàng không Hoa Kỳ có kế hoạch đạt mức 0 ròng vào năm 2050. Liên minh Châu Âu cũng có mục tiêu tương tự.
- Số 0 ròng là gì và các nước đạt được số 0 đó bằng cách nào?
Đây là những mục tiêu đầy tham vọng và để đạt được chúng sẽ cần có các giải pháp thay thế cho nhiên liệu máy bay phản lực truyền thống.
Nhiên liệu hàng không bền vững (SAF) – nhiên liệu không đến từ nhiên liệu hóa thạch – là một lựa chọn. Các hãng hàng không đã sử dụng nó, thường được pha trộn với nhiên liệu máy bay thông thường.
Đối với các sân bay, việc cung cấp SAF rất đơn giản – nó có thể được phân phối qua các đường ống hiện có.
Nhưng nhiều người nghi ngờ liệu SAF có thể được sản xuất đủ rẻ hoặc với số lượng đủ lớn để đáp ứng nhu cầu của ngành hàng không hay không.
Vì vậy, người ta quan tâm nhiều đến hydro, chất có thể lưu trữ nhiều năng lượng và khi được sử dụng làm nhiên liệu, không tạo ra CO2.
Để có ích cho ngành hàng không, hydro cần phải ở dạng lỏng, bao gồm việc làm lạnh nó đến âm 253C.
Xử lý chất lỏng ở nhiệt độ như vậy là một thách thức vô cùng lớn. Nếu có cơ hội, hydro lỏng sẽ “sôi sục” và thoát ra dưới dạng khí – có khả năng trở thành mối nguy hiểm.
Vì vậy, bể chứa, đường ống và ống mềm đều phải được cách nhiệt thêm để giữ cho chất lỏng luôn lạnh.
Air Liquide của Pháp có nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực này. Trong khoảng 50 năm, nó đã cung cấp hydro đông lạnh cho tên lửa Ariane của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA).
Công ty sản xuất hơn một triệu tấn hydro mỗi năm và ngoài việc cung cấp nhiên liệu cho tên lửa, hydro của công ty còn được sử dụng trong xe tải và tất cả các loại quy trình công nghiệp.
Erwin Penforis, giám đốc điều hành cấp cao của bộ phận kinh doanh hydro toàn cầu của công ty, cho biết:
Điều này mang lại cho chúng tôi nền tảng vững chắc về công nghệ và bí quyết công nghiệp trong lĩnh vực này.
Trong ba năm qua, hợp tác với Airbus và nhà điều hành sân bay lớn nhất của Pháp, Tập đoàn ADP, Air Liquide đã nghiên cứu tiềm năng của hydro trong kinh doanh hàng không.
Nó cũng là một phần của tập đoàn H2Fly đã bay thành công một chiếc máy bay sử dụng hydro lỏng vào mùa hè này. Đối với Air Liquide, đây là cơ hội để thử nghiệm hệ thống cung cấp nhiên liệu cho máy bay hydro.
Các hãng hàng không rất muốn biết liệu máy bay hydro có thể được tiếp nhiên liệu nhanh chóng như những chiếc máy bay hiện tại hay không, vì thời gian quay vòng nhanh là rất quan trọng đối với ngành.
“Liệu chúng ta có thể cung cấp vài tấn hydro lỏng trong vòng 15 phút không? 20 phút? Chúng tôi có công nghệ cho việc này. Chúng tôi đang điều chỉnh nó – nhưng câu trả lời là có,” ông Penforis nói.
Tuy nhiên, việc lắp đặt các thiết bị cần thiết để lưu trữ và phân phối hydro tại các sân bay sẽ không hề rẻ. Công ty tư vấn Bain & Company ước tính chi phí cho mỗi sân bay có thể lên tới hàng tỷ USD.
Một công ty khởi nghiệp, Universal Hydrogen, cho biết họ có giải pháp. Nó liên quan đến việc thực hiện tất cả các công đoạn phức tạp trong việc xử lý khí hydro ở xa sân bay, có thể là tại cơ sở sản xuất khí đốt.
Công ty đã phát triển các thùng chứa đặc biệt để chứa hydro lỏng (UH gọi chúng là mô-đun), sau đó có thể được vận chuyển đến sân bay. Các mô-đun này được thiết kế để lắp thẳng vào máy bay, nơi chúng có thể được cắm vào hệ thống động cơ đẩy.
Không cần đường ống, ống mềm và máy bơm.
Các mô-đun này được cách nhiệt cực kỳ tốt và có thể giữ hydro ở dạng lỏng trong bốn ngày. Hai mô-đun sẽ chứa 360kg hydro và có thể cho máy bay bay quãng đường 500 dặm, cộng thêm 45 phút bay dự trữ.
Universal Hydrogen đang sửa đổi một máy bay chở khách trong khu vực, đưa vào một pin nhiên liệu có thể chuyển đổi hydro lỏng thành điện năng và kết nối pin đó với động cơ điện sẽ dẫn động các cánh quạt.
Cửa lớn hơn đang được lắp để các mô-đun có thể được đưa vào máy bay. Nếu mọi việc diễn ra theo đúng kế hoạch, các chuyến bay thử nghiệm sẽ bắt đầu vào năm tới.
Mark Cousin, giám đốc công nghệ của Universal Hydrogen, cho biết:
Hydro rất có thể sẽ được sử dụng cho các chuyến bay trong khu vực, nhưng nhiên liệu máy bay phản lực thông thường vẫn sẽ cần thiết cho các chuyến bay đường dài.
“Xử lý nhiên liệu theo một cách khác – như chúng tôi đang đề xuất – có ý nghĩa vì bạn không cố gắng chuyển đổi cơ sở hạ tầng cung cấp nhiên liệu hiện có mà các hãng hàng không cần phải giữ lại cho các bộ phận khác trong đội bay của họ,”
Vẫn chưa rõ liệu hydro có trở thành nhiên liệu chính cho ngành hàng không hay không. Máy bay chạy bằng hydro vẫn đang trong giai đoạn phát triển ban đầu.
Không giống như các máy bay hiện tại có thể lưu trữ nhiên liệu ở cánh, máy bay hydro sẽ phải lưu trữ nhiên liệu trong thân máy bay, cắt giảm không gian cho hành khách.
Ngoài ra, còn có câu hỏi liệu có đủ hydro xanh, thân thiện với môi trường để đáp ứng nhu cầu hay không.
Prakash Dikshit, người làm việc về quy hoạch và phát triển sân bay cho công ty tư vấn Landrum và Brown, cho biết:
Hiện chưa rõ ngành hàng không sẽ đi theo con đường nào.
“Tôi nghĩ tất cả mọi người trong ngành hàng không đều nhận ra rằng số 0 ròng là thứ mà họ cần phải khao khát. Tại thời điểm này, cách chúng tôi đạt được điều đó và tính kinh tế của việc đạt được điều đó chưa rõ ràng.
“Máy bay chạy bằng nhiên liệu hydro - mặc dù có thể có một số chuyến bay thử nghiệm trong thập kỷ tới, nhưng việc triển khai quy mô lớn sử dụng hydro chắc chắn có vẻ còn xa vời. Và có lẽ thậm chí còn không chắc chắn.”
Các sân bay có thể biến hydro thành nhiên liệu không?
