Nhu cầu hydrogen cho sân bay vũ trụ: Bài học từ Nhật Bản và khuyến nghị cho dự án nghiên cứu sân bay Vũ trụ tại Cà Mau
Ngày 6/4/2026 – Biên tập: Ban Thư ký VAHC
Trong quá trình phát triển các sân bay vũ trụ thương mại, hydrogen—đặc biệt là hydrogen lỏng (LH₂)—đang trở thành một trong những nhiên liệu chiến lược cho thế hệ tên lửa mới. Kinh nghiệm từ Japan cho thấy việc phát triển hạ tầng hydrogen không chỉ là vấn đề năng lượng mà còn là bài toán đầu tư quy mô lớn.
Nhu cầu hydrogen cho hoạt động spaceport
Các hệ thống tên lửa sử dụng hydrogen lỏng thường tiêu thụ khoảng 10–100 tấn hydrogen cho mỗi lần phóng, tùy theo kích thước và cấu hình. Với mục tiêu thương mại hóa, đạt từ 10 đến 50 lần phóng mỗi năm, tổng nhu cầu hydrogen có thể đạt từ 1.000 đến 5.000 tấn mỗi năm cho một sân bay vũ trụ quy mô trung bình.
Tại Nhật Bản, hydrogen đã được sử dụng trong các chương trình tên lửa và được cung cấp từ các cơ sở chuyên dụng gần khu vực phóng. Xu hướng hiện nay là tăng tần suất phóng, dẫn đến nhu cầu hydrogen chuyển từ mô hình theo dự án sang tiêu thụ liên tục ở quy mô công nghiệp.
Hạ tầng hóa lỏng hydrogen
Hydrogen cần được hóa lỏng ở nhiệt độ khoảng -253°C, đòi hỏi công nghệ cryogenic phức tạp và tiêu tốn năng lượng lớn. Một nhà máy hóa lỏng công suất khoảng 30 tấn/ngày có thể yêu cầu vốn đầu tư từ 50 đến 100 triệu USD.
Quá trình hóa lỏng tiêu thụ khoảng 10–13 kWh cho mỗi kg hydrogen, tương đương 30–40% năng lượng ban đầu. Điều này khiến chi phí hydrogen lỏng trở thành yếu tố quan trọng trong tổng chi phí vận hành.
Hệ thống lưu trữ và bồn chứa
Hydrogen lỏng được lưu trữ trong các bồn cryogenic hai lớp, cách nhiệt chân không. Mỗi bồn có thể có dung tích từ 50.000 đến 100.000 lít, với chi phí khoảng 1–2 triệu USD mỗi bồn.
Một số thách thức kỹ thuật bao gồm:
- Tổn thất bay hơi tự nhiên (boil-off) từ 0,3–1% mỗi ngày
- Tổn thất trong vận chuyển
Do đó, việc bố trí sản xuất hydrogen gần khu vực sử dụng là yếu tố then chốt để tối ưu hiệu quả.
Tổng mức đầu tư hạ tầng hydrogen
Dựa trên kinh nghiệm từ Nhật Bản, tổng chi phí đầu tư cho hệ sinh thái hydrogen của một sân bay vũ trụ có thể bao gồm:
- Nhà máy điện phân và năng lượng tái tạo (100–300 MW): 300–800 triệu USD
- Nhà máy hóa lỏng hydrogen: 50–150 triệu USD
- Hệ thống lưu trữ và logistics: 50–200 triệu USD
- Hệ thống phân phối và nạp nhiên liệu: 50–100 triệu USD
Tổng chi phí ước tính:
Khoảng 450 triệu đến 1,2 tỷ USD, chưa bao gồm chi phí xây dựng sân bay vũ trụ.
Khuyến nghị cho dự án tại Ca Mau
Đối với Việt Nam, dự án sân bay vũ trụ tại Cà Mau có thể tận dụng các lợi thế để tối ưu chi phí và hiệu quả:
Thứ nhất, phát triển hydrogen gắn với năng lượng tái tạo, đặc biệt là điện gió ngoài khơi và điện mặt trời, nhằm giảm chi phí sản xuất.
Thứ hai, xây dựng mô hình sản xuất – hóa lỏng – lưu trữ tại chỗ để giảm tổn thất vận chuyển và bay hơi.
Thứ ba, triển khai theo mô-đun, bắt đầu với quy mô nhỏ và mở rộng theo nhu cầu thực tế.
Thứ tư, kết hợp nhiều nguồn cầu hydrogen, bao gồm công nghiệp, điện dự phòng và xuất khẩu, nhằm tạo thị trường tiêu thụ ổn định.
Kết luận
Kinh nghiệm từ Nhật Bản cho thấy hydrogen không chỉ là nhiên liệu mà là hạ tầng cốt lõi quyết định tính khả thi của sân bay vũ trụ.
Nếu được thiết kế phù hợp, dự án tại Cà Mau có thể trở thành trung tâm tiêu thụ hydrogen quy mô lớn đầu tiên tại Việt Nam, đồng thời đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành thị trường hydrogen nội địa và tham gia sâu hơn vào nền kinh tế không gian toàn cầu.
