Nghiên cứu khả thi về hạ tầng hydro tại Sân bay Groningen Eelde (GAE), Hà Lan – Tháng 5/2025
1. Giới thiệu và Mục tiêu
Báo cáo Hydrogen Infrastructure Feasibility Study được thực hiện bởi AirportCreators cùng các đối tác: Airbus, Fokker Next Gen, Cranfield Aerospace, Shell, RWE, Gasunie/HyNetwork Services, KLM và Tỉnh Drenthe.
Mục tiêu của nghiên cứu là đánh giá tính khả thi kỹ thuật, kinh tế và vận hành của việc triển khai hàng không sử dụng hydro tại Sân bay Groningen Eelde (GAE) – một phần trong chiến lược chuyển đổi năng lượng và hàng không bền vững của Hà Lan và Liên minh châu Âu.
Nghiên cứu tập trung vào ba trụ cột chính:
-
Công nghệ hàng không sử dụng hydro: các loại máy bay, mức độ sẵn sàng và lộ trình ứng dụng.
-
Hạ tầng hydro: sản xuất, lưu trữ, cung ứng và tiếp nhiên liệu.
-
Khía cạnh vận hành và kinh tế: chi phí, an toàn, khả năng mở rộng và lộ trình đầu tư dài hạn.
Báo cáo được xây dựng dựa trên phân tích kỹ thuật, phỏng vấn các bên liên quan và mô hình kỹ thuật để xây dựng lộ trình triển khai đến năm 2050.
2. Dự báo nhu cầu hàng không và lộ trình áp dụng hydro
2.1 Các loại máy bay và tầm hoạt động
Các đối tác công nghiệp như Airbus, Fokker Next Gen, Cranfield Aerospace Solutions và Beyond Aero giới thiệu các mẫu máy bay phù hợp với sân bay khu vực:
-
Cranfield BN2B-26 Hydrogen Islander: 6–8 hành khách, sử dụng hydro khí nén 350 bar (GH₂), dự kiến thương mại hóa năm 2027.
-
Beyond Aero: máy bay 4 chỗ dùng GH₂ 700 bar.
-
Airbus ZEROe và Fokker Next Gen turboprop: dự kiến hoạt động sau năm 2035, sử dụng hydro lỏng (LH₂).
2.2 Động lực tăng trưởng
GAE được kỳ vọng tăng lưu lượng do hạn chế công suất của sân bay Amsterdam Schiphol, từ đó chuyển hướng một phần hoạt động bay sang các sân bay vùng.
Các tuyến bay chủ yếu sẽ là ngắn và trung bình (dưới 2.600 km). Giai đoạn đầu sẽ dùng hydro khí (GH₂) cho máy bay nhỏ, sau đó chuyển sang hydro lỏng (LH₂) khi công nghệ hoàn thiện.
2.3 Nhu cầu hydro dự báo
-
2035: khoảng 5,2 tấn/ngày
-
2050: khoảng 58 tấn/ngày
Số liệu này phù hợp với các dự báo của Aerospace Technology Institute (ATI, 2022) cho các sân bay cỡ nhỏ tại châu Âu.
3. Chuỗi cung ứng hydro
3.1 Sản xuất hydro tại chỗ
ENGIE mô hình hóa phương án sản xuất tại chỗ giai đoạn 2030–2035:
-
Điện phân công suất 1 MW, sản xuất khoảng 430 kg/ngày (~140 tấn/năm).
-
Chi phí đầu tư (CAPEX): 7,2 triệu euro.
-
Tiêu thụ điện: 55,8 kWh/kg H₂, sử dụng điện tái tạo.
-
Hai trạm tiếp nhiên liệu: airside (cho máy bay, xe phục vụ) và landside (cho xe buýt, xe tải, ô tô).
-
Dung lượng lưu trữ: 450–800 kg, có thể mở rộng tới 1 tấn.
Phương án này tương tự mô hình HYPORT Toulouse (Pháp) – được xem là dự án mẫu cho quy mô thử nghiệm.
3.2 Cung ứng vùng
Từ 2035 trở đi, GAE dự kiến nhận hydro từ các trung tâm sản xuất vùng (RWE, Shell, Gasunie). Hai phương thức chính:
-
Xe bồn (GH₂ hoặc LH₂)
-
Đường ống kết nối mạng lưới hydro quốc gia Hà Lan
Khoảng cách chính:
-
Eemshaven – GAE: 50 km
-
Rotterdam – GAE: 273 km
3.3 Chi phí (CAPEX / OPEX)
| Phương án | Chi phí vận chuyển €/kg (Eemshaven) | Tổng €/kg (Rotterdam) | Ghi chú |
|---|---|---|---|
| GH₂ đường ống | 0,12 / 1,16 | 0,66 / 1,69 | OPEX thấp |
| GH₂ xe bồn | 0,64 / 1,68 | 3,49 / 4,53 | Linh hoạt, tốn hơn |
| LH₂ xe bồn | 3,63 / 3,63 | 19,82 | Hiệu quả với khoảng cách >350 km |
Chi phí đầu tư xe bồn: GH₂ ~585.600 €, LH₂ ~847.900 €.
Năng lượng hóa lỏng: 12,5 kWh/kg (~1,04 €/kg).
LH₂ hiệu quả hơn ở khoảng cách xa do mật độ năng lượng cao (4.400 kg/truck so với 700 kg GH₂).
4. Thiết kế hạ tầng hydro
4.1 Lộ trình ba giai đoạn
| Giai đoạn | Thời gian | Mô tả |
|---|---|---|
| Tier 1 (2025–2035) | Sản xuất tại chỗ GH₂ (1 MW), trạm tiếp nhiên liệu cố định, giai đoạn thử nghiệm. | |
| Tier 2 (2035–2040) | Nhập LH₂ bằng xe bồn, bổ sung lưu trữ tạm thời, công suất 10 tấn/ngày. | |
| Tier 3 (2040–2050) | Kết nối đường ống và/hoặc nhà máy hóa lỏng, lưu trữ LH₂ 110 tấn. |
4.2 Quy mô và diện tích
-
Tier 1: ~2.600 m² (airside 860 m², landside 950 m², sản xuất – lưu trữ 790 m²).
-
Tier 3: ~12.600 m², bao gồm khu lưu trữ LH₂ 6.500 m².
-
Chiều cao thiết bị ~4 m (theo chuẩn HYPORT Toulouse).
4.3 Chi phí đầu tư
Theo chuẩn ATI (2022):
-
Sân bay nhỏ (như GAE):
-
Cung cấp LH₂ bằng xe bồn: 26 ±13 triệu €
-
GH₂ qua đường ống: 33 ±13 triệu €
Bao gồm cả hóa lỏng, bồn lưu trữ 35–177 tấn và xe tiếp nhiên liệu (bowsers).
-
5. An toàn và quy định
Các tiêu chuẩn chính:
-
PGS35: Quy định an toàn lưu trữ và cách ly hydro.
-
ISO 19880: Thiết kế và vận hành trạm tiếp nhiên liệu.
-
PED WBDA 2016: Yêu cầu về thiết bị áp suất cao.
-
NFPA 2: Phòng cháy, nổ và ứng cứu.
-
ATEX 2014/34: Tiêu chuẩn chống cháy nổ thiết bị.
-
NPR 7910: Đánh giá rủi ro công trình nguy hiểm.
Việc tuân thủ các tiêu chuẩn này là bắt buộc và sẽ ảnh hưởng đáng kể đến chi phí và tiến độ cấp phép.
6. Vận hành và an toàn
6.1 Tiếp nhiên liệu
Hai phương án:
-
Xe bồn di động (bowsers): phù hợp sân bay nhỏ, linh hoạt.
-
Đường ống – hydrant: áp dụng cho sân bay lớn, chi phí cao hơn.
Hydro khí không cần quy trình làm lạnh sâu như hydro lỏng, giúp giảm rủi ro vận hành.
6.2 Ứng cứu khẩn cấp
Đám cháy hydro cháy nhanh và ít khói, đòi hỏi thiết bị phát hiện bằng tia cực tím / hồng ngoại.
Dự án HyResponder (EU) đang phát triển hệ thống đào tạo thực tế ảo cho lính cứu hỏa châu Âu về xử lý sự cố hydro.
6.3 Nhân lực và đào tạo
Nhân viên cần được huấn luyện đặc biệt:
-
Nhóm kỹ thuật (điện phân, cryogenic, áp suất cao).
-
Nhân viên phục vụ mặt đất (vận hành, an toàn khu vực).
-
Cán bộ bảo trì – ứng cứu.
Đào tạo định kỳ “train-the-trainer” được khuyến nghị.
7. Tác động vùng và hệ sinh thái
GAE có thể trở thành trung tâm năng lượng hydro vùng Bắc Hà Lan, không chỉ cho hàng không mà cả:
-
Xe buýt, xe tải và phương tiện giao thông xanh (landside hub).
-
Thiết bị mặt đất dùng hydro (GSE).
-
Cung ứng hydro cho khu công nghiệp và logistics xung quanh.
Theo kế hoạch châu Âu, đến năm 2050 sẽ có 40.000 km đường ống hydro và 163.000 trạm nạp, trong đó GAE có thể đóng vai trò nút kết nối khu vực phía Bắc.
8. Đánh giá kinh tế, kỹ thuật và môi trường
-
Mật độ năng lượng của hydro theo thể tích thấp, cần giải pháp lưu trữ cryogenic hoặc nén cao.
-
Tổn thất do bay hơi (boil-off) và nén có thể giảm nhờ công nghệ mới.
-
Tích hợp hydro với điện tái tạo và lưới điện linh hoạt là điều kiện tiên quyết.
-
Dự án phù hợp với chính sách khử carbon hàng không của EU, có thể nhận tài trợ từ EU Innovation Fund và CEF Transport.
9. Kết luận và Khuyến nghị
Kết luận chính
-
Máy bay chạy bằng hydro có thể khai thác tuyến ngắn và trung bình tại GAE từ 2030–2035.
-
Giai đoạn đầu nên sản xuất GH₂ tại chỗ, sau đó chuyển sang nhập LH₂ vùng.
-
Tổng đầu tư đến 2050 khoảng 26–33 triệu euro (chưa tính R&D và chuyển đổi máy bay).
-
An toàn, cấp phép và đào tạo nhân lực là thách thức trọng yếu.
-
GAE có tiềm năng trở thành trung tâm logistics hydro khu vực, nhờ vị trí gần Eemshaven và mạng lưới hydro quốc gia.
Khuyến nghị
-
Thực hiện Tier 1 (2025–2030): lắp đặt điện phân 1 MW và 2 trạm nạp (airside – landside).
-
Dành quỹ đất cho Tier 2–3.
-
Tham vấn cơ quan quản lý sớm về tiêu chuẩn an toàn.
-
Phối hợp nghiên cứu R&D với Shell, RWE, Airbus, Fokker NG.
-
Tích hợp nhu cầu hydro của GSE và hàng không tư nhân.
-
Tham gia các chương trình EU để được tài trợ và tiêu chuẩn hóa.
-
Biến GAE thành trung tâm trình diễn hydro hàng không của Bắc Âu.
Đánh giá tổng quan
Nghiên cứu kết luận rằng việc triển khai hàng không hydro tại Sân bay Groningen Eelde là khả thi về kỹ thuật, khả mở rộng về kinh tế và phù hợp với chiến lược xanh của châu Âu.
GAE có thể trở thành trung tâm trình diễn hàng không hydro và đầu mối năng lượng sạch khu vực Bắc Hà Lan, đặt nền móng cho kỷ nguyên hàng không không phát thải.
