Thách thức trong chuyển đổi năng lượng tái tạo ngành hàng không

Thứ ba, 29/3/2022 | 10:29 GMT+7

Việc đầu tư vào nhiên liệu thay thế gặp nhiều khó khăn do chi phí liên quan đến thiết kế và phát triển các động cơ máy bay mới phù hợp với nhiên liệu mới.

Ảnh minh họa. (Nguồn: innovation.engie.com)

Biến đổi khí hậu có thể gây tác động lớn đến các vấn đề an ninh năng lượng ở Ấn Độ Dương-Thái Bình Dương trong tương lai.

Hệ thống năng lượng toàn cầu sẽ phải trải qua giai đoạn chuyển đổi từ nhiên liệu hóa thạch sang năng lượng tái tạo.

Tuy nhiên, có nhiều vấn đề đặt ra liên quan đến quá trình chuyển đổi năng lượng trong các lĩnh vực như năng lượng điện, giao thông vận tải, và đặc biệt là lĩnh vực hàng không.

Trong bài phân tích đăng ngày 16/3 trên trang mạng The Strategist của Viện Chính sách Chiến lược Australia (ASPI), chuyên gia nghiên cứu Ulas Yildirim đã đưa ra một số nhận định đáng chú ý về quá trình chuyển đổi năng lượng trong lĩnh vực hàng không.

[Những rủi ro từ chuyển đổi quá nhanh sang năng lượng tái tạo]

Theo chuyên gia này, ngành hàng không dân dụng và quốc phòng cần hợp tác nhằm phát triển thị trường nhiên liệu thay thế để bổ sung nguồn cung cấp nhiên liệu hóa thạch và thiết lập quá trình chuyển đổi lâu dài sang năng lượng tái tạo.

Kể từ chuyến bay đầu tiên của một chiếc máy bay động cơ phản lực vào năm 1939, việc phát triển của máy bay động cơ phản lực với hiệu suất tốt hơn khiến cho các nhà sản xuất máy bay và động cơ phụ thuộc nhiều hơn vào nhiên liệu hóa thạch.

Tuy nhiên, cuộc khủng hoảng nhiên liệu vào những năm 1970 đã làm dấy lên câu hỏi về sự phụ thuộc vào các nguồn cung dầu mỏ này, đồng thời khiến giá nguyên liệu càng dễ bị biến động.

Trong khoảng thời gian từ năm 1972-1985, giá mỗi thùng dầu dao động khoảng từ dưới 20 USD đến mức cao nhất là trên 120 USD và sau đó lại giảm xuống dưới 20 USD.

Để đối phó với mối lo ngại về an ninh năng lượng và biến động giá nhiên liệu, các quốc gia như Mỹ đã bổ sung nguồn dự trữ nhiên liệu máy bay thông thường bằng nhiên liệu được sản xuất từ than đá, cát hắc ín và dầu đá phiến.

Khu vực hàng không quân sự cũng tìm cách chuyển đổi năng lượng để giải quyết những lo ngại về vấn đề nhiên liệu.

Năm 1979, Không quân Mỹ đã chuyển từ nguồn nhiên liệu chính là JP4 - loại nguyên liệu pha trộn giữa dầu hỏa và xăng, sang JP8 - một loại nhiên liệu hàng không thương mại có chứa các chất phụ gia quân sự để chống ăn mòn, tích tụ tĩnh điện và đông cứng.

Gần đây, những thách thức liên quan đến hiệu ứng nhà kính do sử dụng nhiên liệu hóa thạch đã được chú trọng.

Trước khi đại dịch COVID-19 bùng phát, lượng phát thải của hàng không thương mại trên toàn cầu được ước tính là 2-3%.

Tuy nhiên, con số đó không chính xác vì trên thực tế, máy bay chủ yếu phát thải nhiên liệu ở độ cao trên không trung và rất khó có thể xác định chính xác.

Trước đại dịch, lượng khí thải của ngành hàng không đang tăng lên, với tổng mức tiêu thụ nhiên liệu dự kiến sẽ tăng 38% từ năm 2008 đến năm 2025.

Trước những thách thức đó, ngành hàng không đã tìm cách sử dụng các loại nhiên liệu thay thế phù hợp với các loại máy bay hiện có.

Tuy nhiên, việc đầu tư vào nhiên liệu thay thế gặp nhiều khó khăn do chi phí liên quan đến thiết kế và phát triển các động cơ máy bay mới phù hợp với nhiên liệu mới.

Các nhiên liệu mới cần có thể thay thế được cho các loại nhiên liệu thông thường mà không bị suy giảm hiệu suất hoặc độ an toàn của máy bay, đồng thời không yêu cầu bất kỳ sửa đổi nào về động cơ hoặc khung máy bay.

Nhiên liệu thay thế được chia thành 2 loại: loại thứ nhất bao gồm nhiên liệu phản lực tổng hợp được sản xuất từ than đá, khí tự nhiên và các loại hydrocacbon khác; loại thứ hai bao gồm nhiên liệu phản lực sinh học được sản xuất từ vật chất sinh học như dầu thực vật và mỡ động vật.

Nhiên liệu phản lực tổng hợp có thể được sản xuất thông qua quá trình khí hóa chất hữu cơ và được tổng hợp thêm thông qua quá trình Fischer-Tropsch.

Nhiên liệu phản lực sinh học được sản xuất thông qua quá trình xử lý nước của vật chất sinh học (loại bỏ oxy liên kết hóa học khỏi sản phẩm ban đầu để làm sôi nhiên liệu phản lực).

Nhiên liệu phản lực tổng hợp và phản lực sinh học đốt cháy sạch hơn nhiều so với các nhiên liệu truyền thống, dẫn đến giảm phát thải khí nhà kính.

Tuy nhiên, một số phương pháp sản xuất nhiên liệu phản lực tổng hợp lại kéo theo lượng khí thải lớn, do đó làm giảm lợi ích tổng thể của các nhiên liệu thay thế.

Trong khi đó, nhiên liệu phản lực sinh học từ quá trình sản xuất đến tiêu thụ tốt hơn nhiều so với nhiên liệu tổng hợp và nhiên liệu thông thường, khiến loại nhiên liệu này trở nên hấp dẫn hơn, ưu việt hơn cả ở góc độ hiệu quả, giảm phát thải và có thể sử dụng lâu dài.

Nhiên liệu phản lực sinh học được sản xuất từ dầu camelina được báo cáo là đã tiết kiệm 70% lượng khí thải so với nhiên liệu thông thường.

Trên thực tế, hiện nay, việc xây dựng các cơ sở sản xuất nhiên liệu thay thế chưa được ưu tiên.

Theo nghiên cứu năm 2013 của Hãng hàng không Qantas và Cơ quan Năng lượng Tái tạo Australia (CSIRO), việc sản xuất khoảng 20.000 thùng nhiên nhiên liệu thay thế sẽ tiêu tốn khoảng 1 tỷ USD.

Như vậy, việc thu hút đầu tư với những dự án lớn như vậy gặp nhiều khó khăn. Bên cạnh đó, giá dầu tiếp tục giảm xuống mức thấp kỷ lục và ngành hàng không tiếp tục phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.

Tuy nhiên cuộc khủng hoảng Ukraine đã tác động mạnh đến giá dầu và thúc đẩy sự phát triển về công nghệ và năng lượng tái tạo rẻ hơn như hydro.

Nghiên cứu năm 2020 được thực hiện bởi CSIRO và hãng Boeing cho thấy rằng năng lượng được sản xuất từ hydro sẽ là nhiên liệu được lựa chọn cho các chuyến bay chặng trung bình đến dài trong năm 2050.

Nghiên cứu của CSIRO-Boeing gợi ý rằng một tương lai khả sẽ là sản xuất nhiên liệu bằng điện tái tạo (electrofuel), sử dụng điện từ các nguồn năng lượng tái tạo, kết hợp chúng với hydro xanh và CO2 để sản xuất nhiên liệu hàng không./.