Dự án xuất khẩu hydro than nâu của Úc có thất bại không?
Cơ sở hóa lỏng HESC ở Hastings, Victoria. (Nguồn ảnh: đối tác dự án HESC).
Với hy vọng dẫn đầu sự phát triển của thị trường toàn cầu, các thỏa thuận nổi tiếng như dự án Chuỗi cung ứng năng lượng hydro Nhật Bản-Úc (HESC) ở Victoria có kế hoạch sử dụng tàu để vận chuyển hydro lỏng xuyên 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 mỗi năm vào năm 2030 để xuất khẩu sang Nhật Bản. Chính phủ tiểu bang và liên bang Úc đã đóng góp mỗi bên 50 triệu USD cho dự án trị giá 500 triệu USD này. Dự án hiện đang chờ phê duyệt giai đoạn thương mại hóa sau khi hoàn thành thí điểm vào đầu năm 2022.
Dự án HESC là một trong nhiều dự án nằm trong danh sách dài các thông báo xuất khẩu hydro trên khắp thế giới đang gặp khó khăn để có thể thành công.
Bất chấp sự nhiệt tình, không có ngành thương mại hydro nào tồn tại ở bất kỳ nơi nào trên thế giới vào năm 2024. Các giao dịch nhập khẩu tụt xa 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 ở cùng một nơi.
Điều này không phải vì việc vận chuyển hydro là không thể. Đó là bởi vì phải đối mặt với những thách thức trong việc di chuyển hydro đi những khoảng cách xa, hầu như luôn có 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 nhìn vào sự thật.
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 di chuyển nó đi một quãng đường dài là nén hoặc hóa lỏng nó.
Vận chuyển hydro dưới dạng khí nén với số lượng lớn là điều không thể khởi động được. Ở áp suất cực lớn 150 bar, sẽ cần 15 tàu chở khí hydro nén để chở cùng một lượng năng lượng như một tàu chở khí tự nhiên lỏng (LNG) thông thường.
Việc vận chuyển hydro hóa lỏng gần như không thực tế và gặp nhiều khó khăn về mặt kỹ thuật. Tính đến nay, tính năng này mới được thử trong thế giới thực một lần trong khuôn khổ dự án thí điểm HESC, dẫn đến một vụ cháy ngắn trên tàu sân bay.
Một trong những thách thức kỹ thuật lớn nhất ở đây là hydro trở thành chất lỏng ở áp suất khí quyển ở âm 253 độ C – ngay trên độ không tuyệt đối, nhiệt độ thấp nhất có thể.
Ngay cả ở nhiệt độ này, nó vẫn không đậm đặc lắm: chứa được khoảng 71 kg hydro trên một mét khối và cần gấp 2,4 lần số lượng tàu chở hàng để chở cùng một lượng năng lượng dưới dạng hydro hóa lỏng so với LNG.
Một chu kỳ thua lỗ
Hóa lỏng hydro cũng là một quá trình tiêu tốn nhiều năng lượng và tiêu thụ hoàn toàn khoảng 1/3 năng lượng. Nhiều hydro hơn sẽ bị mất đi hàng ngày trong quá trình vận chuyển vì một số hydro sôi lên – được gọi là hiện tượng sôi – vì việc giữ nhiệt khỏi chất lỏng sôi ở -253 C là một thách thức lớn.
Không thể thu hồi và tái ngưng tụ lượng khí bốc lên này trong quá trình vận chuyển, gây ra vấn đề về khí hậu vì hydro có khả năng làm nóng lên 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 và dễ bị rò rỉ từ đường ống và bể chứa hơn nhiều so với khí tự nhiên - do đó có nguy cơ giải phóng đáng kể lượng khí thải nhất thời trong quá trình vận chuyển.
Nếu điện được sử dụng để tạo ra hydro tái tạo, sau đó hóa lỏng, vận chuyển ra nước ngoài và sử dụng để sản xuất điện ở điểm đến cuối cùng, thì đến cuối cùng, ít hơn một phần ba năng lượng đầu vào ban đầu sẽ còn lại trong trường hợp tốt nhất.
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 xem xét đến năng lượng để thu hồi 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 không tính đến lượng khí bốc hơi hoặc năng lượng được sử dụng để cung cấp năng lượng cho tàu vận chuyển.
Các lựa chọn xuất khẩu khác – chẳng hạn như amoniac hoặc metanol có nguồn gốc từ hydro – cũng phải đối mặt với những thách thức tương tự. Nếu amoniac hoặc metanol tái tạo được sản xuất từ hydro, vận chuyển qua đại dương và chuyển đổi trở lại thành hydro để sử dụng ở điểm đến cuối cùng thì 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 mà việc xuất khẩu hydro phải đối mặt không? Sự thật không vẽ nên một bức tranh lạc quan.
Vận chuyển hydro đường dài là có thể về mặt kỹ thuật nhưng khó thực hiện được từ quan điểm thực tế, kinh tế và hiệu quả năng lượng. Nó chỉ nên được sử dụng như là phương sách cuối cùng.
Thay vì đặt cược vào các sáng kiến thách thức về mặt kỹ thuật như dự án HESC, Úc nên tận dụng nguồn năng lượng tái tạo khổng lồ của mình ở những nơi như Tây Úc để sản xuất hydro tái tạo ở quy mô một cách 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, tiêu tốn nhiều năng lượng hiện được sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch như amoniac để sử dụng như
phân bón, metanol để sử dụng làm nguyên liệu hóa học và sắt để sản xuất thép.
Những sản phẩm này được sản xuất tại địa phương bằng cách sử dụng hydro tái tạo làm nguyên liệu thô, sau đó xuất khẩu - chẳng hạn như thép - là một lựa chọn tốt hơn nhiều so với việc giải quyết những khó khăn khi xuất khẩu hydro.
Bằng cách tái tập trung đầu tư vào các trung tâm sản xuất các sản phẩm sản xuất từ hydro, Úc sẽ đặt cược mạnh mẽ hơn vào các ngành công nghiệp sạch trong tương lai thay vì lãng phí thời gian vào dự án HESC vốn được cho là sẽ thất bại về mặt khoa học.
Mời đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
