Với hy vọng dẫn đầu sự phát triển của thị trường toàn cầu, các thỏa thuận lớn như dự án Chuỗi cung ứng năng lượng hydro Nhật Bản-Úc (HESC) tại Victoria có kế hoạch sử dụng tàu để vận chuyển hydro lỏng qua các lục địa.
Được dẫn dắt bởi một tập đoàn công nghiệp, dự án HESC đặt mục tiêu sản xuất 40.000 tấn hydro từ than nâu hàng năm vào năm 2030 để xuất khẩu sang Nhật Bản. Chính quyền tiểu bang và liên bang Úc đã đóng góp 50 triệu đô la cho dự án trị giá 500 triệu đô la này, hiện đang chờ phê duyệt giai đoạn thương mại hóa sau khi hoàn thành giai đoạn thí điểm vào đầu năm 2022.
Dự án HESC là một trong số nhiều dự án xuất khẩu hydro trên toàn thế giới đang gặp khó khăn trong việc triển khai.
Bất chấp sự nhiệt tình, không có ngành công nghiệp thương mại hydro nào tồn tại trên thế giới vào năm 2024. Các giao dịch nhập khẩu chậm hơn nhiều so với quy mô xuất khẩu theo kế hoạch và trên toàn cầu, hầu như toàn bộ hydro vẫn tiếp tục được sản xuất và sử dụng tại cùng một địa điểm.
Điều này không phải vì việc vận chuyển hydro là không thể. Mà là vì, khi đối mặt với những thách thức của việc vận chuyển hydro trên những quãng đường dài, hầu như luôn có một giải pháp chuyển đổi năng lượng tốt hơn.
Tại sao lại như vậy và điều này có ý nghĩa gì đối với các sáng kiến như dự án HESC? Hãy cùng xem xét các sự kiện.
Vận chuyển Hydro tinh khiết
Hydro nguyên chất cực kỳ khó vận chuyển bằng tàu thủy. Chiếm quá nhiều không gian ở nhiệt độ bình thường do mật độ năng lượng cực thấp, cách duy nhất để vận chuyển nó đi xa là nén hoặc hóa lỏng.
Vận chuyển hydro dưới dạng khí nén với số lượng lớn là một điều không thể. Ở áp suất cực lớn là 150 bar, cần 15 tàu hydro nén để mang theo cùng một lượng năng lượng như một tàu chở khí thiên nhiên hóa lỏng (LNG) thông thường. Vận chuyển hydro hóa lỏng cũng gần như không thực tế và đầy rẫy những khó khăn về mặt kỹ thuật. Cho đến nay, người ta mới chỉ thử nghiệm nó trong thế giới thực một lần như một phần của dự án thí điểm HESC, dẫn đến một vụ cháy ngắn trên tàu chở hàng.
Một trong những thách thức kỹ thuật lớn nhất ở đây là hydro trở thành chất lỏng ở áp suất khí quyển ở nhiệt độ âm 253 độ C – chỉ cao hơn một chút so với độ không tuyệt đối, nhiệt độ thấp nhất có thể.
Ngay cả ở nhiệt độ này, nó vẫn chưa thực sự đặc, chứa khoảng 71 kilôgam hydro trên một mét khối và cần số lượng tàu chở hàng gấp 2,4 lần để vận chuyển cùng một lượng năng lượng dưới dạng hydro hóa lỏng so với LNG.
Một chu kỳ mất mát
Hóa lỏng hydro cũng là một quá trình tiêu tốn nhiều năng lượng, tiêu thụ khoảng một phần ba năng lượng của nó. Sẽ có nhiều hydro bị mất đi mỗi ngày trong quá trình vận chuyển vì một số hydro sôi - được gọi là sôi trào - vì việc giữ nhiệt ra khỏi chất lỏng sôi ở -253 C là một thách thức lớn.
Việc thu hồi và ngưng tụ lại lượng khí bay hơi này là không thể trong quá trình vận chuyển, gây ra vấn đề về khí hậu vì hydro có khả năng làm nóng toàn cầu gấp 35 lần so với carbon dioxide (CO2) trong 20 năm đầu tiên sau khi thải vào khí quyển.
Hydro là một phân tử nhỏ dễ rò rỉ từ đường ống và bể chứa hơn nhiều so với khí đốt tự nhiên, có nguy cơ giải phóng lượng khí thải đáng kể trong quá trình vận chuyển.
Nếu điện được sử dụng để tạo ra hydro tái tạo, sau đó được hóa lỏng, vận chuyển ra nước ngoài và được sử dụng để tạo ra điện tại điểm đến cuối cùng, thì trong trường hợp tốt nhất, đến cuối cùng, lượng năng lượng đầu vào ban đầu sẽ còn lại chưa đến một phần ba.
Trong trường hợp hydro được tạo ra từ than đá, như trong dự án HESC, mức thất thoát năng lượng là 80% ngay cả trước khi tính đến năng lượng để thu giữ và lưu trữ carbon (CCS).
Điều này có nghĩa là việc vận chuyển hydro hóa lỏng sẽ gây ra tổn thất năng lượng từ 70-80% – thậm chí chưa tính đến lượng bay hơi hoặc năng lượng được sử dụng để vận hành tàu vận chuyển.
Các lựa chọn xuất khẩu khác – chẳng hạn như amoniac hoặc methanol có nguồn gốc từ hydro – cũng gặp phải những thách thức tương tự. Nếu amoniac hoặc methanol tái tạo được tạo ra từ hydro, được vận chuyển qua đại dương và chuyển đổi trở lại thành hydro để sử dụng tại điểm đến cuối cùng, ít nhất 75% năng lượng đầu vào ban đầu sẽ bị mất.
Các giải pháp thay thế
Cuối cùng, liệu dự án HESC có vượt qua được những rào cản đáng kể đối với xuất khẩu hydro không? Sự thật không vẽ nên một bức tranh lạc quan.
Vận chuyển hydro đường dài về mặt kỹ thuật là khả thi nhưng khó có thể thực hiện được về mặt thực tế, kinh tế và hiệu quả năng lượng. Nó chỉ nên được sử dụng như một giải pháp cuối cùng.
Thay vì đặt cược vào các sáng kiến có thách thức về mặt kỹ thuật như dự án HESC, Úc nên tận dụng nguồn năng lượng tái tạo dồi dào ở những nơi như Tây Úc để sản xuất hydro tái tạo ở quy mô kinh tế.
Nó có thể sử dụng hydro tái tạo này để trở thành trung tâm sản xuất các vật liệu và hóa chất xanh, tốn nhiều năng lượng hiện đang được sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch, chẳng hạn như amoniac để làm phân bón, metanol để làm nguyên liệu hóa học và sắt để sản xuất thép. Những sản phẩm này—chẳng hạn như thép—được sản xuất tại địa phương bằng hydro tái tạo làm nguyên liệu thô và sau đó xuất khẩu là những lựa chọn tốt hơn nhiều so với việc giải quyết những khó khăn trong việc xuất khẩu hydro.
Bằng cách tập trung đầu tư vào các trung tâm sản xuất các sản phẩm sử dụng hydro, Úc sẽ đặt cược nhiều hơn vào các ngành công nghiệp sạch trong tương lai thay vì lãng phí thời gian vào dự án HESC, vốn chắc chắn sẽ thất bại về mặt khoa học.
Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Quan điểm và ý kiến thể hiện trong bài viết này là của tác giả và không nhất thiết phản ánh chính sách hoặc lập trường chính thức của Energy Tracker Asia.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
