Tua-bin “sẵn sàng cho hydro”: Bước đi chiến lược trong hành trình khử cacbon của Singapore

Tại thị trấn Finspang, Thụy Điển, nhà máy của Siemens Energy đang sản xuất các tua-bin khí cỡ lớn mang tên SGT-800. Mỗi tua-bin dài hơn 6 mét, có thể vận hành bằng hỗn hợp khí tự nhiên và tối đa 75% hydro, giúp giảm 47% lượng khí CO₂ so với các tua-bin chỉ sử dụng khí tự nhiên.

Theo Tiến sĩ Philipp Geipel, Giám đốc R&D của Siemens Energy tại Singapore, điểm khác biệt then chốt nằm ở khả năng “sẵn sàng cho hydro” - cho phép tua-bin chuyển đổi linh hoạt sang sử dụng nhiên liệu sạch mà không cần thay thế toàn bộ hệ thống.

“Việc đốt hydro trong tua-bin thông thường tiềm ẩn rủi ro cháy nổ cao. Các tua-bin SGT-800 được trang bị hệ thống đốt đặc biệt, kiểm soát ngọn lửa và cảm biến an toàn tiên tiến, giúp đảm bảo vận hành ổn định và an toàn,” ông cho biết.

CHIẾN LƯỢC NĂNG LƯỢNG VÀ CHÍNH SÁCH TIÊN PHONG “HYDROGEN- READY” CỦA SINGAPORE

Hiện 95% điện năng của Singapore vẫn được sản xuất từ khí tự nhiên, khiến ngành điện chiếm khoảng 40% tổng phát thải quốc gia.

Để đạt mục tiêu trung hòa carbon vào năm 2050, Cơ quan Quản lý Thị trường Năng lượng (EMA) đã công bố yêu cầu từ năm 2024: mọi nhà máy điện mới hoặc tái công suất phải đạt hiệu suất cao hơn 10% và tương thích ít nhất 30% với hydro.

Đây được xem là bước đi chính sách tiên phong trong khu vực, tạo nền tảng cho Singapore trở thành trung tâm năng lượng carbon thấp của châu Á. EMA cho biết đến năm 2030, quốc gia này sẽ có ít nhất tám nhà máy điện tương thích hydro đi vào hoạt động.

Ông Puah Kok Keong, Giám đốc điều hành EMA, nhấn mạnh: “Chúng tôi cần đầu tư sớm để các công nghệ mới trở nên khả thi. Khi nền kinh tế hydro hình thành, Singapore sẽ sẵn sàng tận dụng cơ sở hạ tầng hiện có để giảm phát thải mà không phải tái thiết toàn bộ ngành điện.”

NHIÊN LIỆU CỦA TƯƠNG LAI NHƯNG CHƯA RẺ HÔM NAY

Mặc dù hydro được kỳ vọng là “nhiên liệu xanh của thế kỷ 21” nhưng quá trình phổ cập toàn cầu vẫn còn nhiều rào cản.

Giáo sư Chan Siew Hwa, Viện Nghiên cứu Năng lượng NTU, cho rằng chi phí sản xuất, lưu trữ và vận chuyển hydro vẫn còn cao. “Hydro xanh chỉ thực sự sạch nếu được sản xuất bằng điện tái tạo. Trong khi đó, phần lớn hydro hiện nay vẫn đến từ nhiên liệu hóa thạch, tức là hydro xám,” ông nói.

Một khó khăn khác là hạ tầng lưu trữ và vận chuyển: hydro phải được làm lạnh đến -253°C để hóa lỏng, đòi hỏi công nghệ chuỗi lạnh tiên tiến và chi phí vận hành lớn.

Tuy nhiên, các chuyên gia cho rằng đầu tư R&D có thể thay đổi cuộc chơi.

Từ năm 2022, Singapore đã triển khai Chiến lược Quốc gia về Hydro, đặt mục tiêu nhiên liệu này có thể cung cấp tới 50% nhu cầu điện quốc gia vào năm 2050, cùng gói hỗ trợ nghiên cứu hơn 43 triệu SGD cho các dự án thí điểm.

AMMONIA LÀ HƯỚNG ĐI BỔ TRỢ TRONG NỀN KINH TẾ HYDRO

Bên cạnh hydro, Singapore và nhiều quốc gia châu Á đang nghiên cứu ammonia (NH₃) như một chất mang hydro thay thế, giúp giảm áp lực vận chuyển và lưu trữ.

Ammonia có thể được sản xuất bằng cách kết hợp hydro với nitơ, dễ lưu trữ hơn và tận dụng được hạ tầng sản xuất phân bón hiện có. Tuy nhiên, quá trình “tách” hydro từ ammonia để sử dụng lại cần nhiệt độ rất cao, gây hao hụt năng lượng. Do đó, các nhà khoa học đang thử nghiệm đốt trực tiếp ammonia để phát điện.

Tháng 10 vừa qua, EMA cùng Cơ quan Hàng hải và Cảng biển Singapore (MPA) đã giao cho Keppel dẫn đầu giai đoạn tiếp theo của dự án phát điện và tiếp nhiên liệu bằng ammonia trên đảo Jurong.

Đây là một bước tiến quan trọng và thiết thực trong hiện thực hóa định hướng phát triển bền vững này.

Không chỉ Singapore, các nước ASEAN  đang đẩy mạnh chuyển đổi xanh trong ngành điện, với mục tiêu nâng tỷ trọng năng lượng tái tạo lên 23% vào năm 2025.

Tuy nhiên, nhu cầu năng lượng khổng lồ khiến khu vực cần kết hợp cả năng lượng tái tạo và nhiên liệu carbon thấp như hydro, ammonia để đảm bảo an ninh năng lượng và ổn định nguồn cung.

Theo ông Thorbjorn Fors, Phó chủ tịch cấp cao Siemens Energy khu vực châu Á - Thái Bình Dương, tua-bin SGT-800 được thiết kế để hòa mạng linh hoạt với hệ thống điện có nhiều nguồn năng lượng biến thiên như gió hoặc mặt trời.

“Chỉ trong 10 phút, tua-bin có thể khởi động và bù đắp cho phần thiếu hụt khi gió ngừng thổi hoặc mặt trời tắt nắng. Đó là cách công nghệ này đảm bảo quá trình chuyển đổi năng lượng diễn ra ổn định”, ông nói.

CHÌA KHÓA MỞ CÁNH CỬA HYDRO

Các chuyên gia Siemens Energy nhận định, chính sách hỗ trợ đúng hướng là yếu tố quyết định để hydro và ammonia trở thành nhiên liệu chính trong tương lai.

Ông Fors nhấn mạnh: “Giống như năng lượng mặt trời và gió cách đây hơn một thập kỷ, điều quan trọng là các chính phủ cần đưa ra các chương trình mục tiêu rõ ràng để giúp doanh nghiệp mở rộng quy mô và giảm chi phí.”

Singapore đang chủ động thực hiện các bước đi quan trọng - đầu tư sớm, tiến hành thử nghiệm sớm và hoạch định chính sách sớm để không bị tụt lại phía sau trong cuộc đua toàn cầu về năng lượng xanh.

Và trong hành trình ấy, những cỗ máy “thầm lặng” như tua-bin SGT-800 sẵn sàng cho hydro chính là minh chứng rằng công nghệ, nếu được định hướng đúng, có thể trở thành chìa khóa cho một tương lai phát thải thấp, an toàn và bền vững.