Hydrogen làm hệ thống động lực cho tàu biển: Góc nhìn thực tế
Juan Maria Carvajal Ramos
Kiến trúc sư hải quân cao cấp/Kỹ sư năng lượng tái tạo biển | Đại học Bách khoa Madrid
Ngày 10/2/2026
Hydrogen về mặt kỹ thuật là khả thi đối với ngành vận tải biển. Tuy nhiên, coi hydrogen như một giải pháp động lực phổ quát cho mọi loại tàu là một cách tiếp cận thiếu cơ sở kỹ thuật.
Đối với các kiến trúc sư tàu thủy và kỹ sư hệ động lực, nhiệm vụ cốt lõi không phải là cổ vũ một loại nhiên liệu cụ thể, mà là đánh giá một cách tỉnh táo sự phù hợp giữa các định luật vật lý, yêu cầu an toàn, hiệu quả kinh tế và điều kiện khai thác thực tế của con tàu.
Các hướng dẫn và nghiên cứu từ IMO, DNV, IEA và các tổ chức đăng kiểm quốc tế cho thấy hydrogen chỉ phát huy hiệu quả trong những điều kiện vận hành nhất định. Cụ thể, hydrogen phù hợp với các tàu có nhu cầu năng lượng thấp đến trung bình, hoạt động trên các tuyến ngắn, cố định và có tính dự đoán cao, nơi hạ tầng tiếp nhiên liệu được thiết kế riêng và yêu cầu vận hành không phát thải tại chỗ là yếu tố bắt buộc.
Ngược lại, hydrogen tỏ ra không phù hợp đối với các tàu cần tầm hoạt động dài, yêu cầu mật độ năng lượng thể tích cao, hoặc các mô hình khai thác mà không gian chở hàng có ảnh hưởng trực tiếp đến doanh thu. Ngoài ra, việc thiếu một mạng lưới tiếp nhiên liệu hydrogen toàn cầu cũng là rào cản lớn đối với các đội tàu hoạt động xuyên đại dương.
Những giới hạn này không xuất phát từ quan điểm chủ quan hay mức độ ưa thích công nghệ, mà đến trực tiếp từ các thực tế kỹ thuật. Về mật độ năng lượng, hydrogen hóa lỏng chỉ đạt khoảng 8–9 MJ trên mỗi lít, trong khi diesel đạt khoảng 35–38 MJ trên mỗi lít. Điều này đồng nghĩa với bất lợi thể tích xấp xỉ bốn lần, chưa kể đến yêu cầu cách nhiệt, kết cấu két đặc biệt và các vùng an toàn bổ sung.
Xét trên chuỗi năng lượng “well-to-wake”, hydrogen cũng đối mặt với thách thức lớn về hiệu suất. Quá trình chuyển đổi từ điện sang hydrogen, hóa lỏng, lưu trữ, chuyển đổi qua pin nhiên liệu và cuối cùng thành lực đẩy cơ học chỉ đạt hiệu suất tổng khoảng 20–25%. Đây là con số thấp nếu so sánh với nhiều giải pháp nhiên liệu khác trong bối cảnh hàng hải.
Bên cạnh đó, việc lưu trữ hydrogen ở nhiệt độ âm 253 độ C kéo theo các vấn đề về tổn thất bay hơi, độ phức tạp trong tích hợp hệ thống và các yêu cầu an toàn nghiêm ngặt theo các khung quy định IGF đang được phát triển.
Từ những phân tích này, phạm vi ứng dụng của hydrogen trên tàu biển hiện nay khá rõ ràng. Hydrogen phù hợp với các tàu công tác cảng, tàu dịch vụ, phà tuyến ngắn và các hệ thống cung cấp điện phụ trợ thông qua pin nhiên liệu. Trong khi đó, đối với tàu container viễn dương, tàu hàng rời hay tàu chở dầu đường dài, hydrogen không phải là giải pháp khả thi về mặt kỹ thuật và kinh tế trong vai trò nhiên liệu onboard.
Đối với các phân khúc tàu này, các nhiên liệu dẫn xuất từ hydrogen như ammonia hoặc e-methanol cho thấy khả năng mở rộng tốt hơn, do có mật độ năng lượng thể tích cao hơn và thuận lợi hơn trong lưu trữ, vận chuyển và tích hợp hệ thống.
Một trong những ngộ nhận phổ biến hiện nay là coi hydrogen là “nhiên liệu tương lai của ngành hàng hải”. Thực tế, hydrogen đóng vai trò nền tảng ở thượng nguồn, là nguyên liệu để sản xuất các loại nhiên liệu tổng hợp khác, chứ không phải là giải pháp nhiên liệu onboard mang tính phổ quát.
Ngành vận tải biển trong tương lai sẽ tiêu thụ một lượng hydrogen rất lớn, nhưng phần lớn lượng hydrogen đó sẽ được sử dụng trước khi nhiên liệu được đưa lên tàu.
Kết luận cuối cùng là hydrogen có vai trò quan trọng trong quá trình khử carbon của ngành hàng hải, nhưng chỉ khi các yếu tố vật lý, an toàn và khai thác phù hợp. Khử carbon không phải là câu chuyện lựa chọn một loại nhiên liệu duy nhất, mà là bài toán đặt đúng phân tử lên đúng con tàu.
