Dự án Phát triển Hệ thống P2G Quy mô lớn Hướng tới Trung hòa Carbon – Đề xuất của Tập đoàn Toray 

Ngày 5 tháng 8, 2026
Annie Nguyễn

Tài liệu này trình bày chiến lược và kế hoạch nghiên cứu phát triển của Tập đoàn Toray và các đối tác trong liên doanh "Yamanashi Hydrogen Energy Society" (H2-YES), nhằm hiện thực hóa hệ thống Power-to-Gas (P2G) quy mô lớn, góp phần vào mục tiêu trung hòa carbon của Nhật Bản và thế giới.

Bối cảnh và mục tiêu chiến lược

Trong bối cảnh toàn cầu hướng tới mục tiêu trung hòa carbon vào năm 2050, nhu cầu chuyển đổi năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch sang năng lượng tái tạo đang ngày càng cấp thiết. P2G được kỳ vọng là công nghệ then chốt, cho phép chuyển đổi điện năng tái tạo thành hydro, vừa có thể lưu trữ, vừa có thể sử dụng trực tiếp làm nhiên liệu sạch hoặc nguyên liệu cho công nghiệp và giao thông vận tải. Đề xuất của Toray và các đối tác tập trung vào việc phát triển và thương mại hóa hệ thống điện phân nước sử dụng màng trao đổi proton (PEM) quy mô lớn, với tham vọng đưa chi phí đầu tư xuống mức cạnh tranh và thúc đẩy ứng dụng rộng rãi trên toàn cầu.

Mục tiêu kỹ thuật và thương mại

Dự án đặt ra các mục tiêu cụ thể trong giai đoạn 2021-2025, dựa trên nền tảng công nghệ từ dự án NEDO trước đó tại Komekurayama. Các chỉ tiêu hiệu suất và chi phí được đặt ra cho hệ thống P2G quy mô lớn như sau :

• Chi phí thiết bị: Phấn đấu đạt mức chi phí thiết bị khoảng 1.050.000 Yên/Nm³/h (tương đương 250.000 Yên/kW) vào năm 2025, và tiến tới mức 272.000 Yên/Nm³/h (65.000 Yên/kW) khi sản xuất hàng loạt vào năm 2030. Mục tiêu này nhằm cải thiện tính kinh tế của hydro xanh, giúp cạnh tranh với các nguồn năng lượng hóa thạch.

• Hiệu suất chuyển đổi: Hướng đến đạt hiệu suất hệ thống 77% (tương đương 4,6 kWh/Nm³) vào năm 2025 và 80% (4,4 kWh/Nm³) vào năm 2030. Hiệu suất cao sẽ giảm chi phí điện năng, một yếu tố chi phí chính của sản xuất hydro bằng điện phân.

• Quy mô hóa và mô-đun hóa: Mục tiêu phát triển công nghệ cho phép mở rộng quy mô hệ thống lên tới 100 MW vào năm 2030. Kế hoạch bao gồm việc chế tạo và vận hành thử nghiệm các mô-đun 6 MW và 10 MW để làm cơ sở cho các dự án thương mại quy mô lớn hơn.

Để đạt được các mục tiêu này, dự án sẽ tập trung nghiên cứu và phát triển theo ba hướng chính:

1. Phát triển công nghệ thiết bị điện phân quy mô lớn và mô-đun hóa: Phát triển công nghệ thiết bị điện phân cho phép sản xuất hàng loạt và có khả năng mở rộng, với sự tham gia của các đối tác như Hitachi Zosen và Siemens Energy, những đơn vị có kinh nghiệm về hệ thống điện phân và năng lượng .

2. Phát triển công nghệ tích hợp vật liệu mới: Tích hợp các vật liệu tiên tiến của Toray, đặc biệt là màng điện phân hydrocarbon và các thành phần quan trọng như chất xúc tác và lớp khuếch tán khí (CCM), vào thiết bị để nâng cao hiệu suất và giảm chi phí.

3. Thử nghiệm phi cacbon hóa cho nhu cầu nhiệt và quy trình công nghiệp: Thực hiện thử nghiệm thực tế tại các nhà máy, sử dụng hydro xanh từ hệ thống P2G để thay thế nhiên liệu hóa thạch trong các ứng dụng nhiệt và công nghiệp, với sự tham gia của các đối tác như Miura (nồi hơi hydro) và TEPCO (quản lý năng lượng) .

Vai trò của các thành viên

Dự án được thực hiện bởi liên doanh gồm 7 công ty, do Công ty Hydro Yamanashi (YHC) – công ty P2G đầu tiên của Nhật Bản  – làm nòng cốt, đóng vai trò là đơn vị tích hợp hệ thống và thương mại hóa. Các thành viên chính bao gồm:

• Toray: Cung cấp công nghệ màng điện phân và vật liệu tiên tiến .

• Hitachi Zosen và Siemens Energy: Đảm nhiệm việc chế tạo và tích hợp hệ thống điện phân.

• Kajitech: Phát triển hệ thống nén và xử lý hydro.

• Miura: Phát triển nồi hơi vận hành bằng hydro .

• TEPCO: Cung cấp năng lượng tái tạo, kết nối lưới điện và phối hợp với các hộ tiêu thụ năng lượng.

Kết luận

Dự án "Phát triển Hệ thống P2G Quy mô lớn" là một bước đi chiến lược, không chỉ nhằm nâng cao hiệu suất và giảm chi phí sản xuất hydro mà còn xây dựng một hệ sinh thái hydro bền vững tại Nhật Bản, từ sản xuất, lưu trữ, vận chuyển đến ứng dụng trong công nghiệp và giao thông. Sự hợp tác giữa các tập đoàn hàng đầu với việc tích hợp công nghệ màng tiên tiến và chiến lược thương mại hóa bài bản hứa hẹn sẽ đưa dự án trở thành một hình mẫu cho tương lai năng lượng sạch, góp phần hiện thực hóa mục tiêu trung hòa carbon và thúc đẩy kinh tế hydro.