Động cơ điện đầu tiên đốt 30% hydro chính thức bán ra sau 11 tháng thử nghiệm, giảm CO2 ngay lập tức mà không cần thay đường ống

Với nhiều hộ gia đình và nhà máy, “chuyển dịch năng lượng” vẫn là một khái niệm xa vời cho đến khi hóa đơn điện tăng vọt hoặc đèn chập chờn giữa ngày hè nóng bức. Nhật Bản đang cố biến quá trình đó trở nên hữu hình hơn, khi giới thiệu động cơ tua-bin khí thương mại cỡ lớn đầu tiên trên thế giới có thể phát điện bằng nhiên liệu pha trộn tới 30% hydro theo thể tích cùng khí tự nhiên.

Cuối năm 2025, Kawasaki Heavy Industries âm thầm mở bán mẫu động cơ “hydrogen-ready” này. Thiết bị thuộc phân khúc công suất khoảng 8 MW, hướng tới các nhà máy điện phân tán, và được phát triển trên nền tảng dòng KG của hãng.

Việc thương mại hóa chỉ diễn ra sau 11 tháng chạy thử thực tế tại cơ sở Kobe, bắt đầu từ tháng 10/2024, nhằm kiểm chứng hiệu năng trong điều kiện vận hành ngoài đời thay vì chỉ trong phòng thí nghiệm.

Trên lý thuyết, ý tưởng khá đơn giản: bổ sung hydro vào nhiên liệu, giữ nguyên hệ thống đường ống và bồn chứa, từ đó giảm lượng CO₂ trên mỗi kWh điện tạo ra. Nhưng trên thực tế, thiết kế này phản ánh tư duy “chuyển tiếp”, cung cấp giải pháp sạch hơn mà không buộc các nhà vận hành phải loại bỏ toàn bộ thiết bị vẫn còn sử dụng tốt.

Vì sao mức pha trộn 30% là then chốt?

Động cơ mới có thể đốt nhiên liệu chứa tối đa 30% hydro theo thể tích, phần còn lại là khí tự nhiên. Đây là ngưỡng được các kỹ sư lựa chọn vì có thể vận chuyển qua hạ tầng phân phối hiện có với mức điều chỉnh hạn chế, thay vì phải xây mới toàn bộ hệ thống đường ống và kho chứa.

Các phiên bản trước của dòng KG đã ghi nhận hơn 240 đơn hàng toàn cầu từ năm 2011. Theo thử nghiệm và tài liệu kỹ thuật của Kawasaki, nhiều tổ máy trong số này có thể nâng cấp lên chuẩn đốt đồng thời hydro tương tự.

Điều đó đồng nghĩa: một nhà máy xây dựng cách đây 10 năm cho khí tự nhiên hoàn toàn có thể kéo dài vòng đời, đồng thời giảm phát thải, thay vì chờ một thế hệ thiết bị hoàn toàn mới.

Bài toán an toàn không thể bỏ qua

Phần ít được quảng bá nhưng cực kỳ quan trọng nằm ở an toàn vận hành. Phân tử hydro rất nhỏ, dễ rò rỉ qua các khe mà methane không lọt qua, đồng thời có dải cháy rộng hơn khi trộn với không khí.

Trong quá trình kiểm chứng, các kỹ sư tập trung vào phát hiện rò rỉ, quy trình xả khí, và phản ứng của toàn bộ hệ thống khi xảy ra sự cố. Động cơ thương mại hiện tích hợp cảm biến hydro dọc đường dẫn nhiên liệu, cùng hệ thống xả bằng nitơ để làm sạch đường ống khi khởi động, dừng máy hoặc gặp lỗi.

Từ nhà máy điện đến động cơ tàu biển

Song song với điện tĩnh, Nhật Bản cũng thúc đẩy hydro trong lĩnh vực hàng hải. Cùng thời điểm động cơ KG được bán ra, một liên danh gồm Kawasaki Heavy Industries, Yanmar Power Technology và Japan Engine Corporation công bố đã hoàn thành thử nghiệm vận hành trên bờ cho động cơ tàu chạy hydro, sử dụng hệ thống cung cấp nhiên liệu hydro hóa lỏng mới.

Kết quả cho thấy các động cơ 4 kỳ tốc độ trung bình có thể vận hành ở công suất định mức bằng hydro. Một mẫu 2 kỳ tốc độ thấp, hướng tới tàu hàng cỡ lớn, dự kiến thử nghiệm vào mùa xuân 2026.

Cả ba loại đều dùng kiến trúc “nhiên liệu kép”, cho phép chuyển đổi linh hoạt giữa hydro và diesel hàng hải tùy theo khả năng tiếp nhiên liệu trên tuyến.

Ai trả chi phí cho rủi ro công nghệ

Những dự án này nằm trong một thí nghiệm chính sách lớn hơn về khí hậu. Chúng được hỗ trợ bởi Tổ chức Phát triển Công nghệ Công nghiệp và Năng lượng Mới (NEDO) thông qua Quỹ Đổi mới Xanh, do Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp (METI) cấp vốn khoảng 2.000 tỷ yên nhằm hướng tới mục tiêu trung hòa carbon vào năm 2050.

Nguồn lực công giúp doanh nghiệp xử lý các bài toán khó như độ bền dài hạn của van hydro hay đào tạo thủy thủ xử lý nhiên liệu siêu lạnh. Đồng thời, nó “mua thời gian” cho những công nghệ giảm phát thải nhưng chưa cạnh tranh được về chi phí.

Nút thắt lớn nhất: thiếu mạng lưới nhiên liệu

Vấn đề là động cơ có thể sẵn sàng trước khi nhiên liệu kịp theo sau. Nhật Bản vẫn phụ thuộc nhập khẩu năng lượng, trong khi hạ tầng hydro quy mô lớn mới ở giai đoạn hình thành.

Trung tâm của nỗ lực này là dự án LH2 Terminal tại Ogishima, do Kawasaki phát triển, được mô tả là cơ sở nhập khẩu hydro hóa lỏng thương mại đầu tiên của Nhật, với bồn chứa khoảng 50.000 m³ cùng hệ thống tiếp nhận tàu, hóa lỏng, phân phối khí và vận chuyển bằng xe tải. Dự kiến vận hành vào khoảng năm 2030.

Song song, Kawasaki hợp tác với Japan Suiso Energy để phát triển tàu chở hydro hóa lỏng sức chứa khoảng 40.000 m³, bước tiến lớn so với tàu thử nghiệm Suiso Frontier từng vận chuyển lô hydro đầu tiên từ Úc sang Nhật.

Hai mắt xích này được kỳ vọng tạo nền tảng cho chuỗi cung ứng hydro quốc tế, phục vụ cả cảng biển lẫn nhà máy điện nội địa.

Tác động thực tế đến phát thải

Với người dân sống gần cảng hoặc doanh nghiệp quan tâm chi phí điện, câu hỏi quan trọng là: liệu các dự án này có giảm phát thải ngay không? Câu trả lời phần lớn là có.

Nhà máy điện chuyển từ khí tự nhiên sang pha trộn 30% hydro sẽ giảm lượng CO₂ trên mỗi đơn vị điện, đặc biệt nếu hydro có nguồn gốc ít carbon. Tàu biển chạy hydro cũng mang lại tiềm năng tương tự khi hạ tầng nhiên liệu hoàn thiện.

Tuy vậy, giới chuyên gia cảnh báo rằng điều này chưa thay thế nhu cầu xây dựng một ngành công nghiệp hydro “thực sự sạch”. Khi các cảng nhập, tàu vận chuyển và thiết bị điện phân chưa đạt quy mô lớn, nhiều doanh nghiệp sẽ phải chấp nhận chi phí cao, tiếp tục dùng khí tự nhiên là chính, hoặc trì hoãn đầu tư.

Điểm tích cực là các tài sản hiện hữu, từ nhà máy điện đến tàu biển, có thể thích ứng, thay vì trở thành “tài sản mắc kẹt” khi nhiên liệu sạch phổ biến hơn.

Theo Ecotias