Tháng XNUMX chứng kiến một sự thay đổi địa chấn, với toàn cầu vận chuyển hàng hải và hàng không cả hai ngành đều cam kết chuyển về 2050 ròng vào năm XNUMX. Đối với ngành vận tải biển, đây là tiến bộ hơn nữa trên mốc Nguyên tắc Poseidon. Đối với ngành hàng không, điều này cho thấy một tầm cao mới của tham vọng.
Nhưng cả hai lĩnh vực này đều khó khử cacbon và câu hỏi trọng tâm vẫn là: Họ sẽ làm điều đó như thế nào?
Chúng tôi chưa có tất cả các chi tiết về các công nghệ sẽ được sử dụng - nhưng các ngành này cũng vậy. Phòng Vận tải biển Quốc tế (ICS) đã tuyên bố rằng để đạt tới 5 ròng, 2030% đội tàu vận tải biển toàn cầu sẽ cần không phát thải vào năm XNUMX. Điều này có nghĩa là xây dựng và triển khai hàng nghìn tàu dựa trên công nghệ mới chưa chưa được triển khai trên quy mô lớn, cũng như xây dựng chuỗi cung ứng nhiên liệu để hỗ trợ họ.
Ngành hàng không đã đề xuất các giải pháp yêu cầu ít gián đoạn hơn đối với các mô hình hoạt động của ngành - mặc dù ở đây, công nghệ mới và các loại máy bay mới có khả năng đóng vai trò ngày càng tăng. Trong cả hai trường hợp, nhiều kinh phí hơn để nghiên cứu và mở rộng các giải pháp sẽ rất quan trọng.
Trong blog này, chúng ta sẽ xem xét một số công nghệ tiềm năng hơn mà cả vận tải biển và hàng không có thể triển khai để khử cacbon cho đội tàu và hoạt động của họ.
Điện khí hóa cho quãng đường ngắn
Đối với cả tàu và máy bay, có một giải pháp cho các chuyến đi ngắn đã quen thuộc với vận tải đường bộ: điện khí hóa. Kể từ tháng 2019/XNUMX, hãng hàng không thủy phi cơ lớn nhất Bắc Mỹ đã thực hiện các chuyến bay thử nghiệm máy bay điện chạy bằng pin. Harbor Air, hoạt động ở khu vực Vancouver, BC, đang xin phê duyệt theo quy định để đưa hành khách lên máy bay điện vào năm 2023 và có kế hoạch chuyển toàn bộ phi đội gồm 42 máy bay sang năng lượng pin.
Công ty Yara International của Na Uy thông báo rằng họ sẽ lần đầu tiên vận chuyển hàng hóa trên con tàu container chạy bằng pin tự hành mới của mình.
Và vào mùa hè này, công ty Na Uy Yara International thông báo rằng họ sẽ vận chuyển hàng hóa lần đầu tiên trong chiếc xe mới của mình, tàu container chạy bằng pin tự động. Cả hai sự phát triển đều cho thấy triển vọng điện khí hóa cho các chuyến đi ngắn, bao gồm cả các chuyến đi bằng máy bay đóng vai trò là huyết mạch cho các cộng đồng xa xôi ở những nơi như Vùng hẻo lánh của Úc, các vùng của Canada và các khu vực khác không dễ tiếp cận bằng đường bộ.
Thomas Koch Blank, hiệu trưởng cấp cao trong chương trình Các ngành công nghiệp phù hợp với khí hậu của RMI, lưu ý: “Khoảng đường ngắn cho cả vận chuyển và hàng không có thể được điện khí hóa. Tuy nhiên, ông mô tả một cách nhẹ nhàng việc điện khí hóa các tuyến đường quốc tế và liên lục địa dài hơn cho cả hai ngành là “đầy thách thức”.
Đối với ngành hàng không, thách thức là trọng lượng của pin. Đối với vận chuyển, đó là số lượng lớn của họ. Koch Blank lưu ý: “Khối lượng pin cần thiết là rất lớn. Trong cả hai trường hợp, các giải pháp pin đang cách mạng hóa giao thông vận tải mặt đất đơn giản là không có mật độ năng lượng để thực hiện trên các tuyến đường dài hoặc trung bình. Và những tuyến đường dài hơn này là nơi tiêu thụ nhiều nhiên liệu nhất.
Nhiên liệu hàng không bền vững
Đối với ngành hàng không, giải pháp carbon thấp duy nhất đang được triển khai thương mại là nhiên liệu hàng không bền vững (SAF). Mặc dù SAF có thể được tạo ra từ nhiều nguồn khác nhau bao gồm phụ phẩm cây trồng, dầu thực vật thải và CO2 chính nó, nhà lãnh đạo thị trường toàn cầu SkyNRG hiện đang phân phối nhiên liệu sinh học làm từ dầu thải.
Sản phẩm Sứ mệnh Hợp tác Có thể - một liên minh của các tổ chức bao gồm RMI làm việc để khử cacbon trong ngành công nghiệp nặng - mô tả SAF là lựa chọn ngắn hạn khả thi duy nhất để giảm lượng khí thải cacbon từ hàng không. Điều này là do nó có thể phục vụ như một chất thay thế cho nhiên liệu máy bay phản lực được sử dụng trong máy bay thương mại và cũng tương thích với cơ sở hạ tầng nhiên liệu sân bay. Hơn nữa, SAF không có giới hạn về phạm vi.
Nhưng để SAF đóng một vai trò quan trọng, nó sẽ cần phải được mở rộng đáng kể, điều này sẽ đòi hỏi sự đầu tư đáng kể. Hiện tại, nguồn cung cấp SAF toàn cầu đến từ một cơ sở ở Nam California do Global Energy điều hành, có thể sản xuất ít hơn 0.01% nhu cầu nhiên liệu hàng năm của ngành.
Nhưng trong khi SAF có thể đóng một vai trò quan trọng trong ngắn hạn, thì vẫn có những hạn chế về khả năng cung cấp dầu thải và các nguồn SAF sinh học khác cho ngành hàng không. Phương pháp tiếp cận thế hệ tiếp theo được gọi là năng lượng thành chất lỏng (PtL) kém hoàn thiện hơn nhưng mang lại tiềm năng giảm carbon thậm chí còn lớn hơn. PtL sử dụng điện và CO2 để tổng hợp nhiên liệu hydrocacbon lỏng, có thể thực sự là không cacbon nếu điện được cung cấp bởi năng lượng tái tạo.
Bầu trời chạy bằng hydro
Về lâu dài, MPP đang khám phá một loạt các lựa chọn cho ngành hàng không. Tổ chức này nói rằng máy bay chạy bằng hydro sẽ rất quan trọng để giảm lượng khí thải từ các chuyến bay trung và dài hạn. Các máy bay này bao gồm cả pin nhiên liệu và máy bay đốt hydro.
Một số công ty khởi nghiệp đầy hứa hẹn đã hoạt động trong lĩnh vực này, bao gồm cả ZeroAvia, đã tổ chức chuyến bay thử nghiệm cho một máy bay chở khách vào mùa hè năm 2020. Ngoài ra, hãng sản xuất máy bay châu Âu Airbus đã tiết lộ một loạt các máy bay khái niệm chạy bằng năng lượng hydro.
Nhà sản xuất máy bay châu Âu Airbus đã tiết lộ một loạt các ý tưởng máy bay chạy bằng hydro.
Và trong khi máy bay chỉ thải ra nước dường như vẫn là một lời hứa xa vời, MPP nói rằng các hãng hàng không sử dụng pin nhiên liệu có thể chiếm một phần trong các chuyến bay tầm trung vào năm 2030 và quá trình đốt cháy hydro có thể cung cấp năng lượng cho cả các chuyến bay đường dài vào năm 2035.
Hydro trên biển khơi
Đối với vận chuyển, hydro có thể đóng một vai trò lớn hơn. Koch Blank của RMI lưu ý rằng phần lớn nguồn nhiên liệu sinh học sẵn có sẽ cần được chuyển đến các hãng hàng không. Koch Blank giải thích: “Nếu bạn không sản xuất nhiên liệu sinh học, các lựa chọn không carbon của bạn là hydro, amoniac hoặc e-methanol. Nhưng cuối cùng, những nguồn khác này cũng có thể cần hydro. Một phương pháp chính để sản xuất amoniac cần hydro làm nguyên liệu và e-methanol có nguồn gốc từ hydro và CO2.
Cả hydro và amoniac đều đang được thử nghiệm làm nhiên liệu, và công ty vận tải biển CFT của Pháp đang có kế hoạch cung cấp tàu container chạy bằng hydro chạy thử nghiệm trên sông Seine vào cuối năm nay. Ngoài ra, gã khổng lồ vận chuyển Maersk đã đặt hàng cho tám con tàu có thể chạy bằng methanol, với dự kiến triển khai đầu tiên vào năm 2024.
Nhưng để vận chuyển bằng năng lượng hydro không phát thải, nhiên liệu cần phải được sản xuất theo cách không thải ra khí nhà kính - cụ thể là điện phân sử dụng năng lượng tái tạo để tạo ra hydro “xanh”. Để hydro xanh cung cấp năng lượng vận chuyển toàn cầu, chúng ta sẽ cần nhiều máy điện phân hơn những gì chúng ta có — và nhanh chóng.
Tessa Weiss, một cộng sự trong Chương trình các ngành phù hợp với khí hậu của RMI, ước tính sẽ mất từ 3.6 triệu đến 5.2 triệu tấn hydro mỗi năm bắt đầu từ năm 2030, tùy thuộc vào hỗn hợp nhiên liệu được sử dụng, để đáp ứng mục tiêu khử cacbon 5% của ICS thương mại hàng hải. Để tạo ra nhiều hydro xanh như vậy sẽ cần 41–60 gigawatt của các máy điện phân chạy ở hệ số công suất 50%.
Con số này gấp khoảng 14 đến 20 lần so với 0.3 gigawatt của các máy điện phân hiện đang hoạt động và hơn 40 GW của các dự án điện phân mà BloombergNEF đang theo dõi. Tuy nhiên, đó chỉ là một phần nhỏ trong số 850 GW sẽ cần vào năm 2030 để hydro xanh phát huy vai trò của nó trong một thế giới không có mạng. Ngoài ngành hàng không và vận chuyển, một lượng lớn hydro cũng sẽ cần thiết cho một số ứng dụng, bao gồm cả sản xuất thép.
Một điểm sáng cho ngành vận tải biển là khi thế giới khử cacbon, một trong những loại hàng hóa chính của các tuyến đường dài sẽ biến mất: xăng dầu và các nhiên liệu hóa thạch khác. Koch Blank ước tính rằng nhiên liệu hóa thạch chiếm 40% những gì được vận chuyển trên đại dương, và do đó, quá trình khử cacbon có thể làm giảm nhu cầu về tàu sân bay năng lượng, cũng như nhu cầu năng lượng của những con tàu đó.
Tầm nhìn và ý chí
Có nhiều cách tiềm năng để khử cacbon cho cả ngành hàng không và vận chuyển, nhưng không cần thiết hoặc thậm chí không thể biết tất cả các chi tiết về cách thức điều này sẽ diễn ra. Điều quan trọng là ý chí thực hiện tầm nhìn mà ngành hàng không và vận tải biển đang thể hiện.
Trong cả hai trường hợp, quá trình chuyển đổi này sẽ cần đầu tư vào nghiên cứu, phát triển và triển khai giai đoạn đầu các giải pháp không carbon. Điều này không chỉ bao gồm việc xây dựng các tàu không carbon, mà còn cả chuỗi cung ứng và sản xuất nhiên liệu sẽ cung cấp cho chúng.
Chúng tôi có tầm nhìn đưa ngành hàng không, vận tải biển và các ngành công nghiệp nặng khác đi theo con đường bền vững. Bây giờ đến công việc khó khăn để làm điều đó.
Nguồn: https://www.greenbiz.com/article/shipping-and-aviation-plan-go-net-zero-how
