Hydro đang phát triển nhanh chóng ở Nhật Bản, tiến gần hơn đến việc sử dụng rộng rãi hơn trong xã hội
Nhật Bản đang dẫn đầu thế giới về năng lượng xanh hydro.
Hình ảnh: Unsplash/Sora Sagano
BỨC TRANH LỚN
Nhật Bản là quốc gia dẫn đầu thế giới về phát triển công nghệ hydro, phần lớn là do nước này chú trọng chiến lược vào hydro như một nguồn năng lượng thế hệ tiếp theo.
Các công ty Nhật Bản đang đi tiên phong trong việc ứng dụng công nghệ hydro vào nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó có sản xuất thép.
Bất chấp triển vọng lạc quan và những tiến bộ, Nhật Bản cũng như phần còn lại của thế giới phải đối mặt với những thách thức trong việc sản xuất năng lượng hydro có hiệu quả kinh tế.
Hydro, phần lớn được kỳ vọng sẽ là nguồn năng lượng thế hệ tiếp theo, hứa hẹn lớn nhất trong việc tạo ra điện và nhiệt mà không thải ra carbon dioxide trong khi có sẵn dồi dào trong nước và các nguồn khác nhau, bao gồm cả năng lượng hóa thạch.
Nhật Bản, nơi nguồn năng lượng hạn chế, đã dẫn đầu toàn cầu bằng cách xây dựng Chiến lược hydro cơ bản vào năm 2017 và thúc đẩy phát triển các công nghệ liên quan đến hydro.
Theo một báo cáo do Văn phòng Bằng sáng chế Châu Âu và Cơ quan Năng lượng Quốc tế công bố, Nhật Bản chiếm 24% số đơn xin cấp bằng sáng chế liên quan đến hydro trên toàn thế giới từ năm 2011 đến năm 2020, đứng đầu. Báo cáo nhấn mạnh vị trí của Nhật Bản là nhà đổi mới về hydro với lợi thế công nghệ khi nước này phát triển và áp dụng các công nghệ mới đi trước thời đại.
Doanh nghiệp tiên phong đổi mới công nghệ
Vào tháng 12 năm 2023, Nippon Steel đã sử dụng hydro trong sản xuất thép bằng lò cao, đạt được mức giảm đáng kể 33% lượng khí thải carbon dioxide từ chính lò cao, một kỷ lục thế giới.
Công ty đã thành lập một tập đoàn với JFE Steel, Kobe Steel và Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Kim loại Nhật Bản để mở rộng quy mô công nghệ này hơn nữa và cùng phát triển các công nghệ sản xuất thép sử dụng hydro, chẳng hạn như khử trực tiếp quặng sắt bằng hydro.
Dự án sản xuất thép hydro này, Đổi mới xanh trong sản xuất thép, thuộc dự án của Quỹ đổi mới xanh do Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp khởi xướng nhằm thúc đẩy phát triển công nghệ khử cacbon và nhằm mục đích khử cacbon cho ngành thép thông qua hợp tác công tư.
Dự đoán nhu cầu ngày càng tăng về hydro trong tương lai, Kawasaki Heavy Industries đã tập trung vào việc thiết lập chuỗi cung ứng hydro quốc tế, nhận thấy rằng chỉ sản xuất trong nước có thể là không đủ.
Công ty đã đặt ra tầm nhìn này vào năm 2010, nhằm mục đích sản xuất số lượng lớn hydro sử dụng năng lượng tái tạo có giá cạnh tranh và các nguồn tài nguyên chưa được khai thác ở nước ngoài, vận chuyển đến Nhật Bản bằng tàu thủy và kết nối để sử dụng trong nước. Sáng kiến này được hình thành khi hydro làm nhiên liệu chưa được công nhận rộng rãi trên toàn thế giới.
“
Quá trình chuyển đổi sang cơ cấu năng lượng xanh và cạnh tranh chỉ có thể xảy ra khi có sự hợp tác giữa các ngành và tăng cường quan hệ đối tác công tư để triển khai hiệu quả năng lượng hydro với giá cả phải chăng.
”— Naoko Tochibayashi, Trưởng nhóm Truyền thông Nhật Bản, Diễn đàn Kinh tế Thế giới | Naoko Kutty, Biên tập viên kỹ thuật số, Diễn đàn kinh tế thế giới
Vào mùa xuân năm 2022, Kawasaki Heavy Industries đã hoàn thành thành công một dự án thí điểm với sự hỗ trợ của chính phủ Nhật Bản và Úc để vận chuyển hydro hóa lỏng được sản xuất tại Úc đến Nhật Bản bằng đường biển. Trọng tâm của sự thành công của phương tiện vận tải này là việc công ty phát triển phương tiện vận chuyển hydro lỏng đầu tiên và duy nhất trên thế giới, Suiso Frontier.
Chiếc tàu này, giống như một chiếc phích nước khổng lồ cực kỳ hiệu quả, có thể vận chuyển một lượng lớn hydro lỏng ở nhiệt độ cực thấp âm 253 độ C mà không cần làm mát thêm. Công ty đặt mục tiêu đưa nguồn cung cấp hydro trở thành một hoạt động kinh doanh khả thi vào năm 2030 và hiện đang nỗ lực mở rộng quy mô tàu và bể chứa trên bờ để cung cấp hydro với số lượng lớn.
Việc sử dụng hydro để khử cacbon cho đường sắt cũng đang được đà phát triển. JR East đang tiến hành các cuộc thử nghiệm tàu hybrid hydro nội địa đầu tiên, HIBARI, do Toyota Motor Corporation và Hitachi hợp tác phát triển. Đoàn tàu hybrid này kết hợp năng lượng từ pin nhiên liệu tạo ra điện bằng phản ứng hydro với oxy và năng lượng từ pin lưu trữ, cho phép nó hoạt động mà không thải ra carbon dioxide. Mục tiêu là đưa nó vào sử dụng thực tế vào năm 2030.
Hơn nữa, JR Central đã thông báo vào tháng 11 năm 2023 rằng họ đã bắt tay vào phát triển các phương tiện đường sắt sử dụng động cơ hydro, đốt cháy hydro để tạo lực đẩy. Trong khi nhiều nỗ lực khử cacbon trong đường sắt trên toàn thế giới sử dụng công nghệ pin nhiên liệu, việc sử dụng hydro làm nhiên liệu trực tiếp cho động cơ đánh dấu lần đầu tiên trên thế giới. Nếu được thực hiện, nó sẽ giới thiệu một phương pháp khử cacbon mới cho ngành đường sắt.
Tăng cường hydro của chính phủ và thành phố
Vào tháng 6 năm 2023, chính phủ Nhật Bản đã sửa đổi Chiến lược hydro cơ bản để hỗ trợ các sáng kiến như vậy của công ty. Chiến lược này xác định chín công nghệ chủ chốt, bao gồm pin nhiên liệu và thiết bị điện phân nước và đã quyết định
đầu tư hơn 15 nghìn tỷ Yên (98,8 tỷ USD) trong 15 năm tới. Nó cũng nhằm mục đích tăng mức sử dụng hydro lên 12 triệu tấn mỗi năm vào năm 2040.
Để theo đuổi mục tiêu này, Chính quyền Thủ đô Tokyo đã tăng ngân sách cho các sáng kiến liên quan đến hydro từ năm tài chính 2024 lên 20,3 tỷ JPY (134 triệu USD), cao hơn 1,8 lần so với năm trước. Tokyo có kế hoạch tăng cường hỗ trợ cho sự phát triển của các phương tiện chạy bằng pin nhiên liệu thương mại, như xe tải và xe buýt, được coi là những ứng dụng đầy hứa hẹn cho hydro.
Ngoài ra, Tokyo đặt mục tiêu tăng cường phát triển các trạm hydro quy mô lớn và thành lập các cơ sở trên đất ven biển thuộc sở hữu công để sản xuất và cung cấp hydro xanh bằng các nguồn năng lượng tái tạo.
Vượt qua thách thức chuyển đổi năng lượng
Theo báo cáo của Diễn đàn Kinh tế Thế giới Thúc đẩy quá trình chuyển đổi năng lượng hiệu quả năm 2023, khảo sát hiệu suất của các hệ thống năng lượng ở 120 quốc gia, Nhật Bản đứng thứ 27 dựa trên các tiêu chí như công bằng, an ninh năng lượng, tính bền vững của môi trường và sự sẵn sàng của môi trường thuận lợi cho quá trình chuyển đổi năng lượng.
Báo cáo cũng dự đoán thị trường hydro sạch toàn cầu sẽ mở rộng lên 120 tỷ USD vào năm 2030. Tuy nhiên, nó nhấn mạnh rằng thách thức chính là giảm chi phí sản xuất và cung cấp năng lượng hydro.
Giáo sư Yuya Kajikawa từ Đại học Tokyo nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tăng cường giới thiệu và hình thành thị trường năng lượng hydro dựa trên các quy tắc chiến lược hướng tới lợi ích kinh tế. Điều này sẽ cho phép hiện thực hóa tính kinh tế theo quy mô và có thể là giải pháp cho thách thức về giá.
Quá trình chuyển đổi sang cơ cấu năng lượng xanh và cạnh tranh chỉ có thể xảy ra khi có sự hợp tác giữa các ngành và tăng cường quan hệ đối tác công tư để triển khai hiệu quả năng lượng hydro với giá cả phải chăng.
