Phân tích: Nước đi hydrogen của Sparc – Loại bỏ hoàn toàn hóa đơn điện
Liên doanh được Fortescue hậu thuẫn đặt cược vào ánh nắng mặt trời, thách thức mô hình điện phân khi chi phí điện leo thang
Sparc Technologies khởi đầu là một doanh nghiệp vật liệu, thương mại hóa các phụ gia graphene cho sơn và lớp phủ bảo vệ. Tuy nhiên, canh bạc chiến lược quan trọng nhất của công ty hiện nay nằm ở liên doanh ba bên với Fortescue và Đại học Adelaide, theo đuổi một con đường hoàn toàn khác để sản xuất hydrogen xanh: tạo hydrogen mà không cần sản xuất điện trước.
Công nghệ Sparc đang phát triển là tách nước bằng xúc tác quang (photocatalytic water splitting) – sử dụng ánh sáng mặt trời và vật liệu xúc tác được thiết kế đặc biệt để tách trực tiếp nước thành hydrogen và oxy. Việc bỏ qua hoàn toàn hệ thống điện phân và lưới điện cho phép Sparc nhắm thẳng vào yếu tố chi phí lớn nhất của hydrogen xanh hiện nay: giá điện.
Tổng giám đốc điều hành Nick O’Loughlin cho rằng khác biệt này ngày càng mang tính quyết định, khi kỳ vọng chi phí điện phân giảm mạnh không còn phù hợp với thực tế giá điện cao và môi trường đầu tư thận trọng hơn.
“Chi phí điện phân và hydrogen xanh phụ thuộc trực tiếp vào giá điện,” ông nói. “Và giá điện không hề giảm. Trên thực tế, nó đang tăng đối với cả doanh nghiệp lẫn người tiêu dùng.”
Sự điều chỉnh trên toàn ngành
Ngành hydrogen của Australia đã trải qua một đợt điều chỉnh mạnh trong hai năm qua. Các tham vọng xuất khẩu quy mô rất lớn từng thống trị danh mục dự án nay được thay thế bằng số lượng dự án ít hơn, quy mô vừa phải hơn, với trọng tâm đặt vào rủi ro kỹ thuật, kỷ luật vốn và đảm bảo đầu ra.
O’Loughlin thừa nhận ngành công nghiệp – bao gồm cả Fortescue, nhà đầu tư lớn của Sparc – đã đi quá nhanh trong giai đoạn bùng nổ trước đây.
“Fortescue đã rút khỏi các dự án hydrogen xanh xuất khẩu siêu lớn và chuyển trọng tâm sang nghiên cứu và phát triển,” ông nói. “Điều chúng tôi theo đuổi là chuyển đổi trực tiếp năng lượng mặt trời thành năng lượng dưới dạng hydrogen.”
Sự dịch chuyển này đã đưa các công nghệ không dựa trên điện phân lên vị trí ưu tiên trong danh mục R&D của Fortescue. Sparc hiện nằm sâu trong hệ sinh thái đó, với Michael Dolan, Trưởng bộ phận nghiên cứu và phát triển của Fortescue, tham gia hội đồng quản trị liên doanh.
Từ hóa học phòng thí nghiệm đến hạ tầng công nghiệp
Bước tiến then chốt của Sparc là nhà máy thí điểm tại Roseworthy, nằm trong khuôn viên của Đại học Adelaide, phía bắc thành phố. Cơ sở này được thiết kế để chứng minh khả năng vận hành của công nghệ tách nước bằng xúc tác quang ở quy mô vượt ra ngoài phòng thí nghiệm, thông qua một hệ thống kỹ thuật hóa, có thể mô-đun hóa.
Nhà máy thí điểm không nhằm mục tiêu sản xuất hydrogen thương mại. Thay vào đó, nó đóng vai trò cầu nối giữa nghiên cứu khoa học và hạ tầng triển khai thực tế. Thiết bị thu năng lượng mặt trời tập trung được mua sẵn trên thị trường và tích hợp với lò phản ứng hydrogen do Sparc phát triển cùng các hệ thống phụ trợ.
Chiến lược của Sparc mang tính thực dụng rõ rệt: không phát minh lại toàn bộ chuỗi thiết bị, mà mở rộng bằng cách lắp ghép mô-đun, kéo dài các dãy gương mặt trời và từng bước nâng cao kích thước cũng như hiệu suất của lò phản ứng.
Lợi thế cấu trúc so với điện phân
Giống như mọi dự án hydrogen khác, khả năng thương mại hóa cuối cùng vẫn phụ thuộc vào chi phí vốn, hiệu quả vận hành và hợp đồng tiêu thụ. Tuy nhiên, O’Loughlin cho rằng xúc tác quang có lợi thế cấu trúc khi giảm phụ thuộc vào cả lưới điện lẫn vận chuyển hydrogen đường dài.
Hydrogen là phân tử rất nhỏ, khó lưu trữ và vận chuyển, khiến chi phí logistics tăng cao – đặc biệt khi nơi sản xuất cách xa nơi sử dụng. Sản xuất hydrogen ngay tại hoặc gần các khu công nghiệp có thể giảm đáng kể chi phí lưu trữ và vận chuyển, đồng thời tránh được đầu tư lớn cho hạ tầng lưới điện.
Nền tảng tài chính và nhân sự đã sẵn sàng
Ở giai đoạn hiện tại, Sparc được đánh giá là có nền tảng tài chính tương đối vững. Công ty đã nhận 2,75 triệu AUD tài trợ từ Chính phủ Liên bang Australia, cùng với 2,5 triệu AUD từ cổ đông và các khoản hoàn thuế R&D. Nguồn vốn này hỗ trợ xây dựng nhà máy thí điểm Roseworthy và bổ nhiệm CEO Alana Barlow, người sẽ dẫn dắt giai đoạn thương mại hóa sau thí điểm.
Bà Barlow từng làm việc trong Chính phủ bang Queensland và Tập đoàn Sumitomo, đồng thời giữ vai trò quan trọng trong dự án hydrogen xanh Sumitomo – Rio Tinto tại Gladstone, dự án lớn nhất của Australia từng đạt quyết định đầu tư cuối cùng.
Nhiệm vụ của bà là xây dựng kế hoạch kinh doanh hydrogen cho Sparc trong trung và dài hạn, mở rộng quan hệ đối tác chiến lược và chuẩn bị hồ sơ đầu tư cho một nhà máy trình diễn quy mô lớn hơn.
Hiệu suất – thay vì những lời hứa hào nhoáng
O’Loughlin thận trọng với việc lặp lại sai lầm của ngành hydrogen trước đây: quảng bá chi phí sản xuất “trên giấy” mà thiếu bối cảnh dự án cụ thể. Theo ông, hiệu quả kinh tế của hydrogen dựa trên năng lượng mặt trời phụ thuộc rất lớn vào điều kiện bức xạ tại từng địa điểm.
Thay vào đó, ông tập trung vào so sánh hiệu suất. Điện mặt trời thường chuyển đổi ánh sáng thành điện với hiệu suất khoảng 20%, trong khi điện phân đạt khoảng 70%, dẫn đến hiệu suất tổng thể chỉ ở mức hơn 10%. Công nghệ xúc tác quang có hiệu suất lý thuyết chuyển đổi trực tiếp ánh sáng sang hydrogen lên tới 30%, dù hiệu suất thực tế hiện nay vẫn còn thấp.
“Nếu đạt được hiệu suất chuyển đổi ánh sáng sang hydrogen khoảng 5%, công nghệ của chúng tôi đã rất cạnh tranh so với điện phân,” ông nói. “Và nếu tiến gần 10%, chi phí sẽ thấp hơn điện phân một cách rõ rệt.”
Thước đo mới của ngành hydrogen
Trong bối cảnh ngành hydrogen toàn cầu đang chuyển từ “tham vọng lớn” sang kỷ luật triển khai, phép thử không còn nằm ở quy mô công bố mà ở khả năng thực thi. Câu hỏi đặt ra cho Sparc – cũng như cho toàn ngành – là liệu các dự án thí điểm như Roseworthy có thể biến hóa học tiên tiến thành hạ tầng lặp lại được, mở rộng được hay không.
Nếu thành công, việc loại bỏ hoàn toàn chi phí điện có thể trở thành một trong những con đường nhanh nhất để đưa hydrogen xanh tiến gần hơn tới tính khả thi thương mại.
