Hydro & Amoniac – Ngành hàng hải đang chuẩn bị cho việc áp dụng nhiên liệu thay thế như thế nào
Quá trình chuyển đổi năng lượng đang diễn ra, nhưng không đồng đều ở mọi nơi. Năm 2015, chỉ 0,7% số xe ô tô mới được bán ra là xe điện; đến năm 2024, con số này đã tăng vọt lên 22%. Trong cùng kỳ, tỷ trọng điện mặt trời trong sản lượng điện toàn cầu đã tăng gấp sáu lần.
Ngược lại, vận tải biển khó giảm thiểu carbon hơn. Tàu thuyền đòi hỏi nhiều vốn, chịu sự quản lý của các quy định an toàn nghiêm ngặt và được chế tạo để hoạt động trong nhiều thập kỷ. Đối với các chủ tàu, việc chuyển đổi nhiên liệu không chỉ là một nâng cấp kỹ thuật — mà còn là một cam kết dài hạn được định hình bởi chính sách, cơ sở hạ tầng và rủi ro thương mại.
Quảng cáo hydrogen central
Tuy nhiên, động lực đang ngày càng tăng. Các nhiên liệu thay thế như hydro và amoniac, vốn đã được sử dụng trong lĩnh vực năng lượng và vận tải, đang bắt đầu được ứng dụng rộng rãi trên biển. Những phân tích sau đây, được trích từ sách trắng của DNV mang tên "Giới thiệu Nhiên liệu Thay thế An toàn", cung cấp thông tin giá trị từ các dự án thí điểm, kinh nghiệm phân loại và diễn biến pháp lý, minh họa cách thức các loại nhiên liệu này thâm nhập thị trường và những điều cần thiết để áp dụng rộng rãi hơn.
1. Tại sao các loại nhiên liệu thay thế như hydro và amoniac lại quan trọng đối với vận tải biển hiện nay?
Tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO) đã đặt ra các mục tiêu giảm phát thải carbon đầy tham vọng: giảm 20% lượng khí thải nhà kính vào năm 2030, 70% vào năm 2040 và đạt mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050 — tất cả đều so với mức của năm 2008. Những mục tiêu này không thể đạt được chỉ thông qua việc cải thiện hiệu suất. Nhiên liệu phát thải thấp hơn sẽ là yếu tố thiết yếu.
Hydro và amoniac đang nổi lên như những lựa chọn hàng đầu vì cả hai đều cung cấp khả năng vận hành từ bình chứa đến khi tàu hoạt động không phát thải carbon và lượng khí thải ô nhiễm không khí tối thiểu. Sự quan trọng của chúng ngày càng tăng trong bối cảnh các tiêu chuẩn khí thải ngày càng khắt khe, sự giám sát chặt chẽ của các nhà đầu tư và nhu cầu bảo vệ đội tàu trong tương lai trước chi phí tuân thủ ngày càng tăng.
2. Việc áp dụng hydro và amoniac làm nhiên liệu hàng hải đang đạt được những tiến bộ nào?
Hydro và amoniac đang được đưa vào vận tải biển thông qua các thiết kế tàu sử dụng nhiên liệu kép, mang lại sự linh hoạt khi chuỗi cung ứng và cơ sở hạ tầng tiếp nhiên liệu phát triển. Hydro đang được thử nghiệm trên các tàu nhỏ hơn như phà và tàu kéo, thường được kết hợp với pin nhiên liệu. Amoniac đang được đánh giá trong vận tải biển sâu, bao gồm cả tàu chở hàng rời và tàu chở khí.
Việc áp dụng vẫn còn hạn chế, nhưng tiến độ đang được đẩy nhanh, nhờ áp lực từ các quy định, công nghệ tiên tiến và những đơn đặt hàng thương mại đầu tiên. Hàng chục tàu chạy bằng amoniac đang được đóng hoặc được phân loại là "sẵn sàng sử dụng amoniac". Các nhà sản xuất động cơ đang phát triển các công nghệ tương thích với hydro và amoniac, dự kiến sẽ được đưa vào sử dụng thương mại trong những năm tới. Các quy tắc phân loại tạm thời và khuôn khổ quy định cũng đang cải thiện các quy trình phê duyệt.
Mặc dù hiện tại không có tàu biển nào hoạt động chỉ bằng hydro hoặc amoniac, nhưng nền tảng kỹ thuật và quy định đang dần được hình thành.
3. Hydro và amoniac gây ra những thách thức an toàn nào trên biển?
Hydro và amoniac gây ra những rủi ro an toàn riêng biệt, đòi hỏi những phương pháp tiếp cận mới về cách ly, thiết kế tàu và sự chuẩn bị của thủy thủ đoàn.
Hydro rất dễ cháy, có nguy cơ rò rỉ cao và năng lượng bắt lửa thấp. Nó phải được lưu trữ ở nhiệt độ đông lạnh hoặc áp suất cao, gây ra những thách thức về tính toàn vẹn của cấu trúc, quản lý khí bay hơi và phòng cháy chữa cháy.
Amoniac ít bắt lửa hơn, nhưng rất độc hại. Ngay cả những rò rỉ nhỏ cũng có thể nguy hiểm, đòi hỏi phải thông gió mạnh, hoạt động tiếp nhiên liệu được kiểm soát và các lối thoát hiểm được thiết kế rõ ràng. Nó cũng ăn mòn và có thể làm hỏng một số vật liệu theo thời gian.
Cả hai loại nhiên liệu này đều yêu cầu các hệ thống ngăn chặn đặc thù trên biển, các tiêu chuẩn thiết kế nghiêm ngặt và đào tạo chuyên sâu — đặc biệt là trên biển, nơi không gian hạn chế và thời gian ứng phó ngắn.
4. Việc áp dụng thành công hydro và amoniac đòi hỏi những gì?
Việc mở rộng quy mô áp dụng hydro và amoniac trên biển sẽ đòi hỏi sự rõ ràng về quy định, công nghệ tiên tiến, tích hợp thiết kế tàu và đội ngũ thủy thủ lành nghề — tất cả đều được hỗ trợ bởi sự hợp tác sớm trong toàn ngành.
Quy định là một yếu tố quan trọng: các tàu chạy bằng hydro và amoniac hiện chưa được áp dụng Bộ luật IGF của IMO, vốn chỉ áp dụng cho khí tự nhiên. Cho đến ít nhất là năm 2028, chúng phải được phê duyệt thông qua quy trình Phê duyệt Thiết kế Thay thế (ADA) dựa trên rủi ro, yêu cầu bằng chứng về sự tương đương an toàn với tàu thông thường. Các hiệp hội xếp hạng như DNV đã ban hành các quy tắc riêng của họ, nếu được các cơ quan quản lý chấp nhận, có thể giúp đơn giản hóa việc phê duyệt.
Việc đáp ứng các quy định trong tương lai này cũng đòi hỏi những thay đổi trong thiết kế tàu. Tàu phải thích ứng với mật độ năng lượng thấp hơn của nhiên liệu, thường đòi hỏi các bồn chứa lớn hơn và tích hợp phức tạp hơn. Các hệ thống an toàn — bao gồm phát hiện, thông gió và xả khí khẩn cấp — phải được thiết kế đặc biệt cho mục đích sử dụng hàng hải.
Sự sẵn sàng của thủy thủ đoàn cũng quan trọng không kém. Người đi biển sẽ cần những kỹ năng mới để vận hành an toàn
và duy trì các hệ thống này, cũng như ứng phó với các trường hợp khẩn cấp. Cho đến khi các tiêu chuẩn của IMO được hoàn thiện, các chương trình đào tạo tùy chỉnh, được phát triển phối hợp với các Quốc gia treo cờ và các hiệp hội nghề nghiệp, sẽ rất cần thiết.
Mặc dù hướng dẫn tạm thời đang hỗ trợ các dự án ban đầu, nhưng việc làm rõ các quy định trong dài hạn sẽ rất quan trọng để áp dụng rộng rãi.
5. Hanwha đang làm gì để hỗ trợ thiết kế tàu sẵn sàng cho tương lai?
Hanwha đang thúc đẩy các giải pháp hàng hải tích hợp, sẵn sàng cho tương lai trên toàn bộ hệ thống động lực, hệ thống nhiên liệu và kiến trúc tàu — tất cả đều nhằm mục tiêu cho phép vận hành tàu không phát thải.
Hanwha Ocean và Hanwha Power Systems đang hợp tác phát triển một tuabin khí amoniac với Baker Hughes, cho phép đốt cháy 100% amoniac, loại bỏ nhu cầu sử dụng nhiên liệu mồi. Hệ thống này đã được Cục Vận tải Biển Hoa Kỳ (ABU) phê duyệt về nguyên tắc cho các ứng dụng trên tàu chở LNG.
Hanwha Aerospace cũng đang phát triển một hệ thống pin nhiên liệu hydro 200kW dùng cho hàng hải, đã được DNV chứng nhận. Để nâng cao hơn nữa tính an toàn trên tàu, công ty đã giới thiệu hệ thống lưu trữ năng lượng làm mát ngâm đầu tiên trên thế giới, được chứng nhận bởi cả DNV và Cơ quan Đăng kiểm Hàng hải Hàn Quốc. Những công nghệ này đóng vai trò then chốt trong việc tạo ra các tàu biển chạy hoàn toàn bằng điện.
Bằng cách kết hợp sản xuất năng lượng, xử lý nhiên liệu và đóng tàu trong cùng một tập đoàn, Hanwha đang ở vị thế độc nhất để đẩy nhanh quá trình chuyển đổi sang các công nghệ hàng hải an toàn, bền vững và không phát thải carbon.
