Tại Tập đoàn Yanmar, chúng tôi đã phát triển thành công hệ thống pin nhiên liệu hydro đầu tiên của Nhật Bản để sử dụng trong tàu thủy, như một phần trong quá trình chuyển đổi hướng tới một xã hội không phát thải carbon. Chúng tôi đã có cuộc trò chuyện với ông Hiraiwa, thành viên của Bộ phận Kỹ thuật Hệ thống Kinh doanh Sản phẩm Điện năng Lớn, Công ty TNHH Công nghệ Điện Yanmar, về cơ chế, những thách thức trong quá trình phát triển và triển vọng.

Hồ sơ

Takuya Hiraiwa

Công ty TNHH Công nghệ Điện Yanmar
Bộ phận Kỹ thuật Hệ thống Kinh doanh Sản phẩm Điện lực Lớn nói về cơ chế hoạt động.

Làm cho tàu thân thiện với môi trường và con người bằng hydro là năng lượng thế hệ tiếp theo

Trong bối cảnh nỗ lực toàn cầu hướng tới giảm phát thải carbon, ngành hàng hải cũng đã có những bước tiến đáng kể. Năm 2018, Tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO) đã thông qua chiến lược giảm phát thải khí nhà kính, hướng tới mục tiêu giảm tổng lượng phát thải. Một lĩnh vực thu hút sự chú ý trên toàn thế giới là hệ thống pin nhiên liệu hydro cho tàu thủy. Trong quá trình phát điện, hệ thống pin nhiên liệu hydro chỉ thải ra nước và nhiệt, không phát thải khí nhà kính như carbon dioxide hoặc các chất gây ô nhiễm khí quyển như oxit nitơ. Tuy nhiên, chưa có tiền lệ nào về việc triển khai thực tế hệ thống pin nhiên liệu hydro cho tàu thủy tại Nhật Bản. Yanmar đã tiến hành các thử nghiệm trình diễn thông qua nghiên cứu được ủy thác từ Bộ Đất đai, Cơ sở hạ tầng, Giao thông vận tải và Du lịch, và tham gia vào các dự án được trợ cấp của Bộ Môi trường. Kết quả là, vào năm 2023, Yanmar đã vận chuyển thành công hệ thống pin nhiên liệu hydro cho tàu chở khách, đánh dấu một cột mốc mới trong lịch sử hàng hải Nhật Bản.
Lợi ích của hệ thống pin nhiên liệu hydro trên biển không chỉ dừng lại ở khía cạnh môi trường. Ông Hiraiwa cho biết: "Việc không sử dụng dầu nhiên liệu đồng nghĩa với việc hệ thống không có mùi, đây là một lợi thế đáng kể đối với tàu thuyền." Trên các tàu chở khách, mùi dầu nhiên liệu thường được cho là nguyên nhân gây say sóng. Bằng cách sử dụng hydro làm nhiên liệu, vấn đề mùi khó chịu này được giải quyết. Thêm vào đó, vì không cần động cơ, độ rung và tiếng ồn được giảm đáng kể, dẫn đến sự thoải mái hơn.

Hai trở ngại chính cản trở việc triển khai thực tế là chi phí và quy định

Ông Hiraiwa giải thích rằng dự án này không hề dễ dàng. Trở ngại đầu tiên gặp phải là vấn đề chi phí. Để giảm chi phí, họ quyết định điều chỉnh các pin nhiên liệu hydro hiện đang được sử dụng cho ô tô để sử dụng trong hàng hải. Tuy nhiên, không giống như ô tô, việc đáp ứng các tiêu chuẩn chống cháy nổ để ngăn ngừa hỏa hoạn là rất quan trọng đối với các ứng dụng hàng hải. Tất nhiên, việc chống cháy nổ làm tăng chi phí. Giải pháp cho thách thức này đến từ kinh nghiệm tích lũy của Yanmar. Với nhiều năm kinh nghiệm trong phát triển động cơ khí đốt, Yanmar đã có thể tận dụng chuyên môn của mình để giảm chi phí và thu nhỏ hệ thống cho mục đích sử dụng hàng hải, cuối cùng hoàn thành hệ thống pin nhiên liệu hydro cho tàu thủy.
Bên cạnh những thách thức về kỹ thuật, một trở ngại đáng kể khác là việc thiếu các quy định liên quan đến hệ thống pin nhiên liệu hydro dùng trong hàng hải tại Nhật Bản. Do đó, cần phải bắt đầu từ đầu với việc xây dựng quy tắc, phối hợp với Bộ Đất đai, Cơ sở hạ tầng, Giao thông vận tải và Du lịch cùng ClassNK. "Mặc dù sẽ dễ dàng hơn nếu có các quy định hiện hành để tuân theo, nhưng thực tế đây là một nỗ lực tiên phong tại Nhật Bản có nghĩa là chúng tôi luôn phải dò dẫm trong vùng đất chưa được khám phá", ông Hiraiwa nhận xét về những thách thức khi là người tiên phong tại Nhật Bản.

Đẩy nhanh quá trình mở rộng ra thị trường nước ngoài để đưa Yanmar lên tầm cao mới.

Hệ thống pin nhiên liệu hydro dành cho tàu thủy của Yanmar đã thu hút sự quan tâm đáng kể không chỉ trong nước mà còn từ các quốc gia nước ngoài như Na Uy, Hà Lan và Vương quốc Anh. Tại châu Âu và Hoa Kỳ, các quy định nhằm giảm phát thải oxit nitơ và khí nhà kính tiên tiến hơn so với Nhật Bản. Trên thế giới không có nhiều trường hợp nhà sản xuất động cơ cung cấp hệ thống pin nhiên liệu, vì vậy sáng kiến này đang được kỳ vọng rất lớn từ nước ngoài.
Yanmar từ trước đến nay chỉ cung cấp động cơ làm nguồn năng lượng. Tuy nhiên, bằng việc phát triển hệ thống pin nhiên liệu hydro, chúng tôi đã đạt được mục tiêu điện khí hóa nguồn năng lượng và hiện nay có thể cung cấp không chỉ nguồn năng lượng mà còn cả các tổ máy phát điện hoàn chỉnh. “Tôi tin rằng dự án này đã đưa chúng tôi đến gần hơn với vị thế là một nhà tích hợp hệ thống hàng hải, không chỉ bán sản phẩm mà còn phát triển và quản lý các hệ thống được thiết kế riêng theo yêu cầu của khách hàng”, ông Hiraiwa nhấn mạnh, đồng thời cho biết dự án này đánh dấu một bước tiến đáng kể đối với Yanmar.