Cách thức đổi mới hydro của Nhật Bản có thể tạo ra nhiên liệu sạch hơn cho tương lai
Hydroedge, nhà máy hydro hóa lỏng lớn nhất Nhật Bản, do Iwatani điều hành
Vào tháng 10 năm 2020, Nhật Bản đã cho thế giới thấy rõ về một tương lai không có carbon.
Tuyên bố tham vọng táo bạo của quốc gia là trở nên khử cacbon hoàn toàn trong vòng 30 năm bằng cách cải cách cơ cấu công nghiệp và khởi động chuyển đổi kinh tế xã hội, chính phủ Nhật Bản tuyên bố sẽ thực hiện các ý tưởng, công nghệ, đầu tư và tài nguyên mới trong một chiến dịch có tên là Chiến lược Tăng trưởng Xanh.
Một trong những lĩnh vực sáng tạo nhất của tăng trưởng xanh là hydro, một loại năng lượng sạch không thải ra CO2. Những tiến bộ công nghệ liên tục của Nhật Bản đưa hydro đến đỉnh cao của việc áp dụng cho một loạt các ứng dụng, bao gồm nhiên liệu cho ô tô chở khách, tuabin phát điện, sản xuất thép, xe hạng nặng và tàu thủy.
Người tiên phong trong lĩnh vực Hydro hóa lỏng
Việc đưa hydro vào quy hoạch trung hòa carbon của Nhật Bản sẽ là điều không thể nếu không có những tiến bộ của các công ty Nhật Bản như Kawasaki Heavy Industries (KHI), công ty tiên phong trong việc lưu trữ và vận chuyển khí tự nhiên hóa lỏng (LNG) hiệu quả, quy mô lớn ở châu Á.
Năm 1981, KHI trở thành công ty châu Á đầu tiên sản xuất tàu sân bay LNG. Kể từ cột mốc quan trọng này, công ty đã trở thành công ty đi đầu trong công nghệ đông lạnh cho vận tải hàng hải.
Kể từ năm 1983, công ty đã phát triển, sản xuất và vận hành một bể chứa hydro hóa lỏng tại cơ sở phóng tên lửa của Trung tâm Vũ trụ JAXA Tanegashima.
Hệ thống hóa lỏng hydro, được lắp đặt trong Trung tâm Trình diễn Công nghệ Hydro tại Công trình Harima, có khả năng hóa lỏng khoảng 5 tấn hydro mỗi ngày.
Hệ thống này được xây dựng dựa trên công nghệ xử lý vật liệu đông lạnh của KHI và công nghệ tuabin mà nó đã phát triển trong quá trình phát triển máy móc tốc độ quay cao.
Hệ thống hóa lỏng là phần cơ sở hạ tầng quan trọng cần thiết để đạt được sự vận chuyển khối lượng lớn hydro. Khí hydro có trọng lượng nhẹ nhưng cực kỳ cồng kềnh, khiến việc vận chuyển nó ở trạng thái khí trở nên khó khăn. Hệ thống hóa lỏng hydro chuyển đổi khí hydro thành chất lỏng bằng cách hạ nhiệt độ của nó xuống –423 ° C (–253 ° C) và giảm thể tích của nó xuống khoảng 1/800 trạng thái khí, làm cho việc vận chuyển khối lượng hiệu quả hơn nhiều.
Xây dựng chuỗi cung ứng toàn cầu của Hydrogen
Nhật Bản dẫn đầu nỗ lực xây dựng chuỗi cung ứng hydro quốc tế để sản xuất số lượng lớn hydro hóa lỏng ở nước ngoài và cung cấp cho Nhật Bản bằng đường biển.
Là thành viên của Hiệp hội nghiên cứu công nghệ chuỗi cung ứng năng lượng hydro không CO2 (HySTRA), KHI và Iwatani Corp., nhà cung cấp hydro lỏng duy nhất của Nhật Bản, đang tiến hành một cuộc thử nghiệm cho chuỗi cung ứng hydro hóa lỏng quốc tế sử dụng hydro sản xuất từ than ở bang Victoria, Úc.
Dự án hàng đầu này được khởi động vào năm 2015 với sự trợ cấp của Tổ chức Phát triển Công nghệ Công nghiệp và Năng lượng Mới (NEDO). Vào năm 2021, tàu sân bay hydro hóa lỏng đầu tiên trên thế giới, do KHI chế tạo, sẽ thực hiện chuyến khứ hồi đầu tiên giữa Nhật Bản và Úc. Và Iwatani sẽ tải, bốc dỡ và lưu trữ hydro hóa lỏng.
Iwatani đang khám phá việc sản xuất “hydro xanh” (được sản xuất từ nhiên liệu không nung) với KHI và Fortescue Metals Group, nhà sản xuất quặng sắt lớn thứ tư thế giới, tại Úc. Ngoài ra, Iwatani đang nghiên cứu sản xuất hydro xanh với công ty điện lực Stanwell của Úc.
Trước khi thực hiện chuỗi cung ứng hydro ở nước ngoài quy mô lớn này, Iwatani đang nghiên cứu sản xuất hydro sạch từ than nâu ở Hokkaido, Nhật Bản.
Thay đổi năng lượng, thay đổi cuộc sống
Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp Nhật Bản (METI) dự đoán việc sử dụng rộng rãi hydro làm nhiên liệu cho nhiệt điện, điều chỉnh cân bằng cung và cầu của lưới điện. Đối với các phương tiện chạy bằng pin nhiên liệu (FCV), bao gồm cả xe buýt và xe tải để vận chuyển đường dài, Iwatani đang phát triển cơ sở hạ tầng với các trạm hydro. Các ứng dụng trong tương lai có thể bao gồm cung cấp năng lượng cho máy móc xây dựng, tàu thủy, xe lửa và thậm chí có thể là máy bay.
Trong khi KHI và Iwatani hiện tạo nguồn hydro sạch bằng cách chiết xuất nó từ than đá ở Victoria, Australia, các công ty này và Nhật Bản cũng đang hướng tới việc thu thập hydro xanh từ năng lượng mặt trời, gió, hạt nhân và các nguồn khác không thải CO2.
Với nỗ lực của KHI và Iwatani, METI dự đoán Nhật Bản sẽ có chuỗi cung ứng hydro thương mại từ nước ngoài vào năm 2030 để thiết lập thị trường nội địa 3 triệu tấn với chi phí 0,29 đô la Mỹ (¥ 30) mỗi mét khối.
Hỗ trợ một tương lai không có carbon
Chiến lược Tăng trưởng Xanh được thiết kế để tạo ra sự thay đổi căn bản đối với các lĩnh vực thương mại, năng lượng, công nghiệp và giao thông vận tải của Nhật Bản và METI nhìn thấy một tương lai bền vững, dựa vào hydro và các công nghệ đổi mới khác, đóng vai trò quan trọng đối với ngành công nghiệp và xã hội của Nhật Bản.
Để thu hút các công ty từ khắp nơi trên thế giới tham gia vào tăng trưởng xanh, METI cung cấp các ưu đãi về thuế và tài trợ cho nghiên cứu và phát triển
Quỹ Sáng tạo Xanh, với ngân sách 10 năm, 18,9 tỷ đô la Mỹ (¥ 2 nghìn tỷ). Chế độ ăn uống, cơ quan lập pháp của Nhật Bản, cũng đang khám phá các biện pháp điều tiết theo định hướng tăng trưởng.
Ý chí thay đổi vốn đã mạnh mẽ. Trong Danh sách A năm 2020 của Dự án Công bố Cácbon (CDP) của tổ chức phi lợi nhuận, 53 trong số 278 công ty đạt điểm A về biến đổi khí hậu có trụ sở tại Nhật Bản.
Đã đến lúc các tổ chức ở khắp mọi nơi trên thế giới tham gia phong trào và xây dựng trên đà phát triển đó ở Nhật Bản và hơn thế nữa.
