Tại sao các cảng LNG sẽ không sớm vận chuyển hydro

Tại sao các cảng LNG sẽ không sớm vận chuyển hydro

    Tại sao các cảng LNG sẽ không sớm vận chuyển hydro

    Những lời hứa chính trị rằng các kho và cảng  LNG mới có thể được chuyển sang hydro có thể vẫn chưa được thực hiện.

    Một trong nhiều tác động sâu rộng của cuộc tấn công Ukraine của Nga là một loạt thông báo của các chính phủ ở châu Âu về việc xây dựng các nhà ga khí đốt tự nhiên hóa lỏng (LNG) mới, khi lục địa này vạch ra kế hoạch đầy tham vọng nhằm loại bỏ dần việc nhập khẩu khí đốt qua đường ống của Nga. Theo GlobalData, công ty mẹ của Energy Monitor, hiện có 32 kho cảng LNG đã được lên kế hoạch hoặc đang được xây dựng ở Châu Âu. Chúng bao gồm hai ở Ireland, ba ở Ý, năm ở Hy Lạp và tám ở Đức.

    Ngay cả khi an ninh năng lượng đã trở thành ưu tiên chính sách quan trọng vào năm 2022, các kế hoạch mở rộng LNG đã bị chỉ trích trong một số quý là không cần thiết và không tương thích với kế hoạch của EU nhằm đạt mức phát thải khí nhà kính bằng không vào năm 2050. Tổ chức phi chính phủ Food & Water Action Europe đã chỉ ra trong vào mùa xuân năm 2022, từ tháng 1 năm 2021 đến tháng 1 năm 2022, chỉ có 40% công suất của các kho cảng LNG của EU được sử dụng, đặt câu hỏi về nhu cầu xây dựng thêm. Viện Kinh tế Năng lượng và Phân tích Tài chính lập luận rằng việc nhập khẩu LNG sẽ đắt hơn so với việc thúc đẩy năng lượng tái tạo trong nước, đồng thời giá và nguồn cung LNG trong tương lai sẽ vẫn không thể đoán trước.


    Tàu Suiso Frontier – đang vận chuyển hydro lỏng đầu tiên trên thế giới – được nhìn thấy đang neo đậu tại Cảng Hastings ở Victoria, Australia, trước chuyến hành trình thử nghiệm vào năm 2022. (Ảnh của Carla Gottgens/Bloomberg qua Getty Images)
    Hóa ra, EU đã có thể tăng cường nhập khẩu LNG đầy đủ vào mùa đông này mà không cần đến các kho cảng LNG lớn mới, ngay cả khi Nga siết chặt đáng kể nguồn cung khí đốt của mình.

    Tuy nhiên, các quốc gia châu Âu đang tiếp tục lập kế hoạch và xây dựng các kho cảng LNG mới, và một cách khác mà các chính phủ đang biện minh cho các dự án là khả năng một ngày nào đó chúng có thể được trang bị thêm để nhập khẩu hydro 'xanh' hóa lỏng. Đặc biệt, Thủ tướng Đức Olaf Scholz đã đưa ra trường hợp này và vào tháng 8 năm 2022, có thông tin cho rằng Canada và Đức dự định thiết lập một hành lang cung cấp hydro xuyên Đại Tây Dương để các công ty Đức nhập khẩu hydro xanh được sản xuất từ năng lượng tái tạo của Canada.

    Vào tháng 1 năm 2022, chuyến hàng hydro hóa lỏng đầu tiên trên thế giới đã di chuyển giữa Cảng Hastings ở Victoria, Úc và Kobe, Nhật Bản, đánh dấu một cột mốc quan trọng trong Dự án thí điểm Chuỗi cung ứng năng lượng hydro (HESC) của Úc và có khả năng báo hiệu một bước ngoặt mới. kỷ nguyên cung cấp năng lượng xuyên đại dương.

    Người phát ngôn của HESC nói với Energy Monitor: “Hydro hóa lỏng làm giảm thể tích của nó xuống 1/800, lý tưởng cho thương mại xuyên đại dương”. “Những thành tựu cho đến nay cho chúng tôi niềm tin rằng việc sản xuất hydro ở Thung lũng Latrobe của Victoria và xuất khẩu sang Nhật Bản là khả thi về mặt kỹ thuật và sẽ khả thi về mặt thương mại.”

    Tuy nhiên, việc mở rộng quy mô toàn cầu thực tế đến mức nào? Có khả năng các kho cảng LNG sẽ đóng vai trò vận chuyển và lưu trữ hydro hóa lỏng được giao dịch quốc tế không? Bằng chứng cho thấy cả hai kết quả này đều khó xảy ra.

    Không có tàu hydro lỏng sớm
    Hóa lỏng khí đốt tự nhiên và vận chuyển nó trong một tàu chở dầu ở -162°C trong hàng nghìn km qua đại dương, vẫn là một điều kỳ diệu về mặt kỹ thuật, ngay cả khi hàng trăm triệu tấn được vận chuyển theo cách này mỗi năm khiến quá trình này dường như trở thành thông lệ.

    Tuy nhiên, hóa lỏng và vận chuyển hydro thậm chí còn phức tạp hơn. Các phân tử hydro nhỏ hơn đáng kể so với các phân tử metan, khiến khí dễ bị rò rỉ hơn và có nghĩa là nó cần các đường ống và bể chứa chắc chắn hơn. Điểm sôi của hydro cũng thấp hơn đáng kể ở -250°C, nghĩa là cần nhiều năng lượng hơn để làm mát nó, đồng thời các đường ống và bể chứa cũng cần được cách nhiệt tốt hơn nhiều.

    Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) lưu ý trong Đánh giá hydro toàn cầu năm 2022 rằng hóa lỏng và lưu trữ hydro là “những công nghệ trưởng thành đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ”. Ví dụ, hydro hóa lỏng từ lâu đã là nhiên liệu được lựa chọn cho các tên lửa do Nasa sử dụng. Tuy nhiên, IEA cho biết thêm, tàu vận chuyển hydro hóa lỏng “chưa được thương mại hóa”.

    Thật vậy, dự án thí điểm từ Úc đến Nhật Bản đã nói ở trên tiêu tốn một khoản tiền khổng lồ 500 triệu đô la và khả năng thương mại vẫn chưa được xác định. Hơn nữa, hydro được vận chuyển được tạo ra bằng cách phản ứng với oxy và than dưới áp suất cao – trái ngược với quá trình điện phân sử dụng điện tái tạo – và những lo ngại về an toàn hydro có vẻ hợp lý sau khi một đám cháy bùng phát trên tàu trong quá trình tải.

    Chính vì những lý do này mà Michael Liebreich, nhà tư vấn năng lượng và người sáng lập công ty nghiên cứu BloombergNEF, tin rằng những lời hứa chính trị về chuỗi cung ứng hydro lỏng thương mại là “cực kỳ gian dối”.

    Ông nói với Energy Monitor: “Hydro là một loại khí hoàn toàn khác với khí tự nhiên. “Nó không giống như cách chúng ta làm với năng lượng mặt trời và gió 20 năm trước, nơi vấn đề thương mại liên quan đến khoa học vật liệu và sản xuất. Với hydro, đó là một câu hỏi về nhiệt điện 

    , không phải công nghệ. Chúng tôi sẽ không thay đổi các tính chất vật lý của hydro khiến việc vận chuyển trên tàu trở nên khó khăn như vậy”.

    Amoniac và LOHC
    Hóa lỏng các phân tử hydro tinh khiết không phải là phương tiện duy nhất mà hydro có thể được vận chuyển trong tàu: Nó cũng có thể được phản ứng với nitơ và được vận chuyển dưới dạng amoniac hoặc được vận chuyển trong một chất mang hữu cơ khác, được gọi là chất mang hydro hữu cơ lỏng (LOHC). Tuy nhiên, cũng có những nghi ngờ nghiêm trọng về khả năng tồn tại của các công nghệ này.

    Amoniac là một lựa chọn thuận tiện hơn vì nó chỉ cần được làm lạnh đến -33°C để được hóa lỏng để vận chuyển và khoảng 20 triệu tấn trong số này đã được vận chuyển mỗi năm, với 195 bến cảng amoniac tại hơn 120 cảng trên khắp thế giới. Tuy nhiên, chuyển đổi amoniac trở lại thành hydro cực kỳ tốn năng lượng – cần khoảng 30% hàm lượng năng lượng của amoniac – và sẽ cần một lượng điện năng sạch khổng lồ để đảm bảo quá trình này không phát thải.

    Tình hình tương tự với LOHC. IEA cho biết, chúng thậm chí không cần phải được làm lạnh để vận chuyển mà các phản ứng hóa học cần thiết để hydro hóa và khử hydro phân tử tương ứng với khoảng 35–40% hàm lượng năng lượng của hydro được vận chuyển.

    Các thử nghiệm vận chuyển và crackinh (để tái chiết xuất hydro) của amoniac và LOHC đang diễn ra trên khắp thế giới.

    Ví dụ, ở Vương quốc Anh, Dự án Tyseley Ammonia to Green Hydrogen đã được trao 6,7 triệu bảng tài trợ công để xây dựng một đơn vị crackinh amoniac trình diễn nhằm cung cấp hydro cho một trạm tiếp nhiên liệu ở Birmingham.

    Trong khi đó, tại Singapore, năm công ty – Sembcorp, City Energy, PSA, Jurong Port và Singapore LNG – đã ký một thỏa thuận với các đại gia công nghiệp Nhật Bản Chiyoda và Mitsubishi để đánh giá tính khả thi về mặt kỹ thuật và thương mại của việc nhập khẩu LOHC. Hiệp hội đang đặt mục tiêu thương mại hóa hoàn toàn công nghệ này vào năm 2030.

    Tuy nhiên, các chuyên gia được Energy Monitor trò chuyện nghi ngờ rằng những chất mang này cuối cùng sẽ là phương tiện chính để vận chuyển hydro.

    Thomas Koch Blank từ nhóm nghiên cứu RMI cho biết: “Đã có những yêu cầu lớn về amoniac trong các ngành công nghiệp hóa chất, đặc biệt là trong sản xuất phân bón, trong khi các LOHC như metanol có thể được yêu cầu trong vận chuyển nhiên liệu hoặc công nghiệp hóa chất. “Có nhiều khả năng là khi những sản phẩm này được tạo ra bằng hydro xanh, [chúng] sẽ vẫn là sản phẩm cuối cùng. Có rất ít điểm trong việc sử dụng một lượng năng lượng khổng lồ để chuyển đổi chúng trở lại thành hydro.”

    Mathias Koch từ nhóm chuyên gia cố vấn E3G cho biết: “Với nhiều rào cản kỹ thuật, [không chắc] việc buôn bán hydro xuyên đại dương sẽ khả thi về mặt kinh tế trong tương lai gần.” Ông cho biết thêm, nhiều nghiên cứu dự tính thương mại xuyên đại dương có khả năng đánh giá quá cao khả năng tiếp cận của nhiên liệu hydro trong quá trình chuyển đổi năng lượng.

    “Ngày càng có nhiều nghiên cứu cho thấy hydro sẽ không đóng vai trò sưởi ấm hộ gia đình hoặc vận chuyển cá nhân, và ngay cả trong các trường hợp sử dụng trước đây được coi là [chẳng hạn như hydro cho xe tải] các dạng năng lượng khác có thể trở thành giải pháp hiệu quả nhất,” Koch [từ E3G] nói. “Mặc dù sẽ có nhu cầu đáng kể về hydro trong một thế giới đã khử cacbon, nhưng nhu cầu này có thể nhỏ hơn so với những gì nhiều người mong đợi – làm dấy lên nghi ngờ rằng việc nhập khẩu hydro từ bên ngoài khu vực lân cận sẽ là cần thiết.”

    Thiết bị đầu cuối LNG không tương thích hydro
    Các tính chất vật lý tương phản của khí tự nhiên và hydro có nghĩa là việc chuyển đổi các thiết bị đầu cuối LNG của thế giới thành hydro có thể là một thách thức rất phức tạp, nếu không muốn nói là không thể vượt qua.

    Theo IEA, một bể chứa hydro hóa lỏng tại nhà máy hóa lỏng hoặc tái hóa khí sẽ yêu cầu lớp cách nhiệt có khả năng chịu nhiệt cao gấp 10 lần so với LNG, đặt ra một thách thức lớn trong việc trang bị thêm và có thể có nghĩa là sẽ tiết kiệm hơn nếu chỉ chế tạo một bể chứa mới. Tại các bến cảng LNG, các bồn chứa chiếm khoảng một nửa chi phí đầu tư - vì vậy việc thực hiện các điều chỉnh bồn chứa cần thiết để nhận hydro lỏng sẽ phát sinh thêm chi phí đáng kể.

    IEA cho biết thêm rằng một bể chứa hydro hóa lỏng mới được xây dựng sẽ có thể lưu trữ năng lượng ít hơn 60% so với một bể chứa LNG có cùng kích thước. Nó cũng sẽ yêu cầu các biện pháp phòng ngừa an toàn được tăng cường mạnh mẽ, do nitơ và oxy từ không khí – với các điểm sôi tương ứng là -196°C và -183°C – có nguy cơ ngưng tụ, điều này không xảy ra trong một bể chứa LNG, nào có nhiệt độ sôi cao hơn.

    Một báo cáo từ Viện nghiên cứu đổi mới và hệ thống Fraunhofer ở Đức do Quỹ khí hậu châu Âu ủy quyền, một sáng kiến từ thiện hướng tới con số không ròng, kết luận: “Không chắc liệu có trường hợp sử dụng nào trong tương lai cho các thiết bị đầu cuối LNG với các phương tiện vận chuyển năng lượng tái tạo hay không. có nguy cơ khiến chúng trở thành tài sản mắc kẹt trong trung hạn”. Cách duy nhất để “một số thành phần” của thiết bị đầu cuối được tái sử dụng cho amoniac và hydro hóa lỏng là nếu “một khái niệm về chuyển đổi đã được thực hiện trong giai đoạn xây dựng thiết bị đầu cuối. 

    và đã được tính đến trong việc lựa chọn vật liệu của thiết bị đầu cuối”.

    Liebreich đồng tình rằng không có sự chuyển đổi dễ dàng từ LNG sang hydro hóa lỏng tại các nhà ga.

    Ông nói: “Các thiết bị đầu cuối LNG được thiết kế dành cho LNG: đối với nhiệt độ của LNG, các đặc tính vật lý của LNG và các yêu cầu bơm của LNG. “Bạn cần phải thiết kế lại hoàn toàn tất cả những đặc tính này cho hydro: thép khác, máy bơm khác, van khác, bộ trao đổi nhiệt khác.

    “Chỉ khi bạn thiết kế kho cảng LNG của mình cực kỳ thông minh thì mới có khả năng nó có thể sẵn sàng chứa amoniac.”

    Tại Trung tâm Năng lượng Xanh Châu Âu ở Wilhelmshaven, Đức, một liên doanh giữa TES, Engie và E.ON vẫn đang theo đuổi một phương pháp khác: phản ứng hydro xanh với CO2 để tạo ra khí mê-tan tổng hợp. Cơ sở có kế hoạch chuyển từ nhập khẩu khí đốt tự nhiên thông thường sang khí mê-tan tổng hợp 'xanh' vào năm 2027. Tuy nhiên, hiện tại không có kế hoạch nào để thực hiện quy trình này ở quy mô thương mại.

    Tương lai có thể xảy ra của hydro được giao dịch
    Hiện nay, các tính chất vật lý của hydro có nghĩa là sản xuất khí này theo cụm gần nơi nó được sử dụng là kinh tế nhất. Đối với E3G's Koch, ngay cả khi quá trình sản xuất hydro chuyển từ màu xám (được sản xuất từ ​​khí đốt tự nhiên) sang màu xanh lá cây (được sản xuất bằng điện phân sử dụng điện tái tạo), thì tương lai có thể xảy ra đối với việc buôn bán hydro ở châu Âu vẫn hướng tới sản xuất trong nước hoặc nhập khẩu theo đường ống từ các nước gần các nước láng giềng có tiềm năng năng lượng tái tạo cao, chẳng hạn như các nước ở Bắc Phi.

    Koch cho biết: “Về mặt kỹ thuật, châu Âu có thừa năng lượng gió và mặt trời để đáp ứng nhu cầu hydro của mình bằng sản xuất trong nước,” Koch nói. “Tiềm năng năng lượng tái tạo của châu Âu đặt ra câu hỏi liệu việc vận chuyển hydro đường dài có cần thiết hay không.”

    Kết luận của Koch từ nhiều ước tính chi phí để sản xuất hydro là chi phí vận chuyển hydro trong 600 km qua đường ống bằng khoảng một nửa chi phí vận chuyển hydro hóa lỏng trên cùng quãng đường bằng tàu.

    IEA gợi ý rằng việc chuyển đổi các đường ống dẫn khí tự nhiên có nhiều khả năng hơn là chuyển đổi các kho cảng LNG thành hydro. Có hơn 1,2 triệu km đường ống dẫn khí đốt tự nhiên được lắp đặt trên toàn thế giới, với khoảng 200.000 km khác đang được xây dựng hoặc phát triển trước khi xây dựng. Trên thực tế, máy nén sẽ cần phải được thay thế và cần phải kiểm tra kỹ lưỡng các bộ phận trước khi chúng có thể được coi là sẵn sàng sử dụng hydro, cơ quan này cho biết.

    Năm 2022, Giám đốc điều hành của 31 công ty cơ sở hạ tầng khí đốt châu Âu đã trình bày cam kết với Ủy ban châu Âu về việc thiết lập hành lang cung cấp hydro vào năm 2030. Tuy nhiên, kinh nghiệm thực tế về chuyển đổi hydro vẫn còn rất hạn chế: ví dụ duy nhất là đường ống dài 12 km được tái sử dụng ở Hà Lan.

    Sự cô lập về địa lý, tiềm năng năng lượng tái tạo hạn chế và nhu cầu công nghiệp cao có thể khiến việc vận chuyển hydro hóa lỏng trở nên khả thi ở quy mô nhỏ tới một số quốc gia, đặc biệt là Nhật Bản và Hàn Quốc.

    Koch Blank của RMI cho biết: “Một quy trình sẽ là lựa chọn số một. “Khi điều này là không thể, hầu hết các nghiên cứu gần đây cho thấy amoniac và LOHC là những chất có khả năng dẫn đầu. Vận chuyển hydro tinh khiết thông qua các phương pháp này vẫn là một thách thức kỹ thuật, tốn kém, nhưng chúng vẫn có vẻ khả thi hơn so với hóa lỏng và tái khí hóa hydro.”

    Tuy nhiên, ngay cả đối với những quốc gia này, bồi thẩm đoàn vẫn chưa có kết luận: Liebreich cho rằng nhiều khả năng Nhật Bản sẽ khai thác tiềm năng gió ngoài khơi rộng lớn của mình ở Thái Bình Dương để sản xuất hydro hơn là nhập khẩu từ các quốc gia thông qua Úc.

    Những nghi ngờ về nhu cầu và thông số kỹ thuật khiến người ta không rõ giao dịch hydro sẽ như thế nào trong một thế giới không có mạng. Điều rõ ràng là các hành lang cung cấp xuyên đại dương, như hiện đang tồn tại đối với dầu và LNG, dường như sẽ không sớm xuất hiện trong ngành công nghiệp hydro.

    Zalo
    Hotline