Giấc mơ hydro của châu Á: Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc và Ấn Độ chạy đua xanh hóa giao thông

Hydro đang trở thành một trong những công nghệ năng lượng sạch được nhiều quốc gia châu Á đặt kỳ vọng lớn. Từ Ấn Độ, Nhật Bản, Hàn Quốc đến Trung Quốc, các chính phủ và doanh nghiệp đang thử nghiệm phương tiện sử dụng hydro, trong đó tàu hỏa chạy bằng pin nhiên liệu hydro được xem là một hướng đi đáng chú ý.

Tuy nhiên, con đường biến hydro thành một nguồn năng lượng thương mại quy mô lớn vẫn còn rất dài. Công nghệ, chi phí sản xuất, hệ thống lưu trữ, vận chuyển, trạm tiếp nhiên liệu và nguồn hydro xanh đều cần được phát triển đồng bộ.

Theo các chuyên gia, thách thức lớn nhất không còn nằm ở việc chứng minh hydro có thể được sử dụng cho giao thông, mà là làm thế nào để xây dựng được một hệ sinh thái đủ lớn và đủ rẻ để công nghệ này có thể cạnh tranh với các giải pháp hiện hữu.

Rajeev Pandey, nhà phân tích cấp cao về nghiên cứu hydro tại Rystad Energy, nhận định khả năng hydro đóng góp vào quá trình khử carbon là có thật, nhưng tiềm năng dài hạn có thể “hẹp hơn so với sự cường điệu” xung quanh công nghệ này.

Theo ông, hydro có khả năng đạt hiệu quả thương mại ở quy mô lớn trong một số lĩnh vực nhất định vào thập niên 2030 và 2040, thay vì trở thành giải pháp năng lượng phổ quát trong thời gian ngắn.

Vì sao đường sắt trở thành “điểm tựa” cho nền kinh tế hydro?

Một trong những vấn đề lớn nhất của ngành hydro hiện nay là thiếu nhu cầu đủ lớn và ổn định để thúc đẩy đầu tư.

Các nhà máy sản xuất hydro xanh cần vốn lớn. Hệ thống lưu trữ, đường ống và trạm tiếp nhiên liệu cũng đòi hỏi chi phí đáng kể. Nếu không có khách hàng dài hạn, các dự án rất khó đạt hiệu quả kinh tế.

Đường sắt có thể trở thành một trong những nguồn cầu tương đối ổn định.

Tàu chạy bằng pin nhiên liệu hydro đặc biệt phù hợp với những tuyến đường không dễ điện khí hóa, chẳng hạn các tuyến vùng núi, vùng xa hoặc những khu vực có lưu lượng vận tải chưa đủ lớn để biện minh cho việc xây dựng toàn bộ hạ tầng điện.

Ravi Krishnaswamy, giám đốc điều hành Frost & Sullivan khu vực châu Á Thái Bình Dương, cho rằng đường sắt hydro nên được nhìn nhận như một phần trong chiến lược phát triển hệ sinh thái hydro rộng lớn hơn.

Theo cách tiếp cận này, tàu hydro không nhất thiết phải thay thế toàn bộ đường sắt điện. Thay vào đó, nó có thể đóng vai trò là một nguồn cầu chiến lược, giúp các quốc gia tạo thị trường ban đầu cho hydro.

Khi nhu cầu tăng lên, quy mô sản xuất được mở rộng và chi phí giảm xuống, hydro mới có cơ hội tiến sang những lĩnh vực khác như thép, hóa chất, vận tải biển và các ngành công nghiệp khó giảm phát thải.

Ấn Độ tham vọng xây dựng ngành hydro xanh

Ấn Độ đang nổi lên như một trong những quốc gia tích cực nhất trong cuộc đua hydro của châu Á.

Tháng trước, nước này đã ra mắt chuyến tàu chạy bằng hydro đầu tiên. Đây là một phần trong nỗ lực hiện đại hóa hệ thống đường sắt đồng thời thử nghiệm những công nghệ vận tải phát thải thấp.

Trước đó, ngành đường sắt Ấn Độ từng đặt mục tiêu triển khai 35 đoàn tàu chạy bằng hydro theo sáng kiến “Hydro cho Di sản”, tập trung vào các tuyến đường sắt di sản và vùng núi.

Đến tháng 7, Ấn Độ cũng khởi động 12 dự án thí điểm liên quan đến phương tiện sử dụng hydro. Các dự án bao gồm 70 phương tiện, trong đó có 27 xe buýt và 43 xe tải, cùng 16 trạm tiếp nhiên liệu hydro trên 21 tuyến đường.

Những con số này cho thấy New Delhi không chỉ thử nghiệm hydro trên đường sắt mà còn muốn xây dựng một hệ sinh thái phương tiện hydro rộng hơn.

Tuy nhiên, giới chuyên gia vẫn thận trọng.

Vivek Lohia, giám đốc điều hành Jupiter Wagons, một nhà cung cấp toa xe cho Đường sắt Ấn Độ, cho rằng tàu pin nhiên liệu hydro hiện chủ yếu mang tính “trình diễn công nghệ”. Công nghệ này có thể phù hợp với một số tuyến chuyên biệt ở khu vực đồi núi, nhưng quá trình chuyển đổi quy mô lớn có thể kéo dài hơn hai thập kỷ.

Hydro không chỉ phục vụ giao thông

Tham vọng của Ấn Độ đối với hydro lớn hơn nhiều so với việc thay thế nhiên liệu diesel cho tàu hỏa.

Thông qua Chương trình Sứ mệnh Hydro Xanh Quốc gia, New Delhi muốn phát triển năng lực sản xuất, sử dụng và xuất khẩu hydro xanh cùng các sản phẩm dẫn xuất.

Mục tiêu dài hạn là giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch nhập khẩu, đồng thời biến Ấn Độ thành một trung tâm sản xuất hydro xanh có khả năng tham gia chuỗi cung ứng toàn cầu.

Theo kế hoạch đầu tư hiện tại, Ấn Độ có thể thu hút khoảng 34 tỷ USD đầu tư vào năng lực sản xuất hydro xanh và amoniac xanh vào năm 2030.

Nếu thành công, chiến lược này có thể tạo ra một ngành công nghiệp mới liên quan đến sản xuất điện tái tạo, điện phân nước, lưu trữ hydro, vận tải, thiết bị pin nhiên liệu và các cơ sở tiếp nhiên liệu.

Nhật Bản chọn cách tiếp cận thận trọng hơn

Nhật Bản cũng đang theo đuổi công nghệ tàu chạy bằng hydro nhưng với chiến lược tương đối chuyên biệt.

East Japan Railway dự định đưa đoàn tàu lai hydro HYBARI vào hoạt động trước cuối năm tài chính 2027.

Đối với Nhật Bản, phát triển hydro không đơn thuần là bài toán giao thông. Đây còn là một phần trong chiến lược xây dựng xã hội hydro và giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch nhập khẩu.

Tuy nhiên, các chuyên gia cho rằng tàu hydro tại Nhật Bản nhiều khả năng sẽ được triển khai ở quy mô nhỏ hơn so với một số thị trường khác.

Điều này xuất phát từ thực tế Nhật Bản đã có mạng lưới đường sắt điện hóa phát triển mạnh. Trong những tuyến đã có hệ thống điện khí hóa hiệu quả, việc chuyển sang hydro không nhất thiết đem lại lợi ích kinh tế rõ ràng.

Do đó, hydro có thể phù hợp hơn với những tuyến đặc thù mà việc điện khí hóa hoàn toàn gặp khó khăn hoặc chi phí quá cao.

Hàn Quốc đẩy mạnh công nghệ tàu hydro

Hàn Quốc đang có tham vọng lớn hơn trong việc phát triển hệ sinh thái hydro.

Thành phố Daejeon, phía nam Seoul, dự kiến đưa vào sử dụng 34 toa tàu điện chạy bằng hydro vào năm 2028. Chính phủ Hàn Quốc cũng đang đầu tư 32,1 tỷ won đến năm 2027 cho một dự án trình diễn tàu hỏa chạy bằng hydro.

Seoul kỳ vọng thị trường tàu hỏa hydro toàn cầu có thể tăng trưởng hơn 25% mỗi năm và đạt giá trị khoảng 26,4 tỷ USD vào năm 2035.

Động lực của Hàn Quốc không chỉ đến từ giao thông.

Các tập đoàn công nghiệp lớn của nước này có vị trí đáng kể trong lĩnh vực năng lượng, pin nhiên liệu và công nghệ công nghiệp. Vì vậy, phát triển hydro có thể giúp Hàn Quốc duy trì lợi thế công nghệ trong một lĩnh vực năng lượng sạch đang hình thành.

Trong bối cảnh Trung Quốc đã vượt lên mạnh mẽ trong năng lượng mặt trời và pin, hydro được xem là một trong những chuỗi giá trị mà Hàn Quốc vẫn có cơ hội duy trì vị trí dẫn đầu.

Trung Quốc muốn biến hydro thành lợi thế xuất khẩu

Trung Quốc cũng không đứng ngoài cuộc đua.

CRRC Changchun đã ra mắt chuyến tàu du lịch chạy bằng hydro đầu tiên của Trung Quốc vào năm ngoái, cho thấy công nghệ này đang được thử nghiệm trong lĩnh vực đường sắt.

Tuy nhiên, mục tiêu của Bắc Kinh rộng hơn việc đưa hydro vào giao thông.

Theo các chuyên gia, Trung Quốc đang xây dựng chuỗi cung ứng pin nhiên liệu nhằm nâng cao năng lực cạnh tranh xuất khẩu.

Đây là điểm quan trọng trong chiến lược của Trung Quốc. Nếu có thể kiểm soát từ khâu sản xuất thiết bị, pin nhiên liệu, linh kiện cho đến phương tiện hoàn chỉnh, các doanh nghiệp Trung Quốc có thể tạo ra một hệ sinh thái tương tự cách nước này đã xây dựng lợi thế trong ngành năng lượng mặt trời và pin.

Đường sắt hydro vì vậy có thể vừa là thị trường nội địa, vừa là nơi thử nghiệm công nghệ trước khi các doanh nghiệp hướng đến thị trường quốc tế.

An ninh năng lượng là động lực quan trọng

Một yếu tố khác thúc đẩy cuộc đua hydro tại châu Á là an ninh năng lượng.

Ấn Độ, Nhật Bản, Hàn Quốc và Trung Quốc đều phụ thuộc đáng kể vào nhiên liệu hóa thạch nhập khẩu.

Hydro có ưu điểm là có thể được sản xuất trong nước, lưu trữ và giao dịch. Với những quốc gia có nguồn năng lượng tái tạo dồi dào, hydro xanh có thể trở thành một phương thức chuyển đổi điện tái tạo thành dạng năng lượng có thể lưu trữ và vận chuyển.

Đặc biệt với Ấn Độ và Trung Quốc, khả năng tự sản xuất hydro có thể giúp giảm một phần sự phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu nhập khẩu.

Trong khi đó, Nhật Bản và Hàn Quốc còn có thêm một động lực: duy trì khả năng cạnh tranh công nghiệp.

Hai nền kinh tế này từng dẫn đầu trong nhiều lĩnh vực công nghệ cao nhưng đang phải đối mặt với sự cạnh tranh ngày càng mạnh từ Trung Quốc.

Nếu xây dựng được vị thế vững chắc trong hydro và pin nhiên liệu, Nhật Bản và Hàn Quốc có thể tạo ra một chuỗi giá trị năng lượng sạch mới để duy trì lợi thế công nghệ.

Hydro xanh vẫn đối mặt bài toán chi phí

Dù tiềm năng lớn, hydro vẫn có một điểm yếu quan trọng: chi phí.

Hydro xanh được sản xuất thông qua quá trình điện phân nước bằng nguồn điện tái tạo. Quy trình này đòi hỏi lượng điện lớn và hệ thống thiết bị chuyên dụng.

Nếu giá điện tái tạo cao, hydro xanh cũng khó cạnh tranh với nhiên liệu hóa thạch hoặc các công nghệ điện hóa khác.

Bên cạnh đó, hydro có mật độ năng lượng theo thể tích thấp hơn nhiều loại nhiên liệu truyền thống. Việc nén, lưu trữ và vận chuyển hydro vì thế đòi hỏi hạ tầng đặc biệt.

Đây là lý do các chuyên gia không kỳ vọng hydro sẽ nhanh chóng thay thế điện khí hóa trong toàn bộ ngành giao thông.

Thay vào đó, hydro có thể tập trung trước vào những lĩnh vực khó điện khí hóa hoặc khó giảm phát thải, nơi giá trị của nó cao hơn.

Đường sắt hydro có thể là “mỏ neo” cho thị trường mới

Một trong những điểm đáng chú ý nhất trong cuộc đua hydro của châu Á là cách các chính phủ nhìn nhận vai trò của đường sắt.

Tàu hydro có thể không phải giải pháp tối ưu trên mọi tuyến đường. Nhưng nó có thể tạo ra nhu cầu tương đối ổn định cho hydro, từ đó giúp giảm rủi ro cho các dự án sản xuất, lưu trữ và tiếp nhiên liệu.

Tại Ấn Độ và Trung Quốc, đường sắt có thể trở thành một trong những “điểm tựa chiến lược về nhu cầu”, bên cạnh thép và vận tải biển.

Nếu một số ngành cùng lúc tạo ra nhu cầu lớn, các nhà sản xuất hydro có thể đạt quy mô kinh tế tốt hơn. Khi sản lượng tăng, chi phí có thể giảm, từ đó mở rộng thị trường sang những lĩnh vực khác.

Đây chính là vòng tuần hoàn mà các chính phủ châu Á đang cố gắng tạo ra: chính sách hỗ trợ → đầu tư → tạo nhu cầu → mở rộng sản xuất → giảm chi phí → tăng khả năng thương mại hóa.

Giấc mơ hydro của châu Á sẽ cần nhiều năm để thành hiện thực

Cuộc đua hydro tại châu Á đang bước vào giai đoạn thử nghiệm quan trọng. Ấn Độ muốn biến hydro thành một phần trong chiến lược tự chủ năng lượng và phát triển sản xuất xanh. Nhật Bản coi hydro là một cấu phần trong lộ trình xây dựng xã hội hydro. Hàn Quốc muốn duy trì lợi thế công nghệ và xây dựng hệ sinh thái công nghiệp tích hợp, trong khi Trung Quốc hướng tới việc kiểm soát chuỗi cung ứng và nâng cao năng lực cạnh tranh xuất khẩu.

Tàu hỏa chạy bằng hydro có thể chưa phải cuộc cách mạng giao thông ngay lập tức. Nhưng nó có thể trở thành một “điểm neo nhu cầu” quan trọng, giúp các quốc gia tạo thị trường ban đầu cho hydro.

Thách thức lớn nhất vẫn nằm ở khâu thực thi. Công nghệ phải được thương mại hóa, chi phí phải giảm, hạ tầng phải được xây dựng và chính sách phải đủ ổn định để thu hút dòng vốn dài hạn.

Nếu những điều kiện này hội tụ, hydro có thể trở thành một trong những nền tảng quan trọng của quá trình khử carbon tại châu Á trong những thập niên tới. Nhưng nếu chi phí không giảm đủ nhanh hoặc chính sách hỗ trợ suy yếu, giấc mơ hydro có thể tiếp tục nằm ở quy mô thử nghiệm lâu hơn dự kiến.

Những câu hỏi thường gặp về cuộc đua hydro tại châu Á

Vì sao châu Á quan tâm đến tàu chạy bằng hydro?

Tàu hydro có thể phù hợp với những tuyến khó điện khí hóa, đặc biệt tại vùng núi hoặc các tuyến chuyên biệt. Đồng thời, việc triển khai tàu hydro tạo ra nguồn cầu cho ngành sản xuất và cung ứng hydro.

Hydro có thể thay thế hoàn toàn điện trong đường sắt không?

Khả năng này rất thấp. Các chuyên gia cho rằng đường sắt điện vẫn là giải pháp phù hợp trên nhiều tuyến có hạ tầng điện khí hóa tốt. Hydro có nhiều khả năng đóng vai trò bổ sung trên các tuyến đặc thù.

Quốc gia nào đang dẫn đầu cuộc đua hydro ở châu Á?

Ấn Độ, Nhật Bản, Hàn Quốc và Trung Quốc đều đang triển khai các chương trình khác nhau. Mỗi nước có động lực riêng, từ an ninh năng lượng, giảm phát thải đến phát triển công nghiệp và tăng sức cạnh tranh công nghệ.

Khi nào hydro có thể thực sự thương mại hóa quy mô lớn?

Theo đánh giá được dẫn lại từ Rystad Energy, một số lĩnh vực có thể đạt tính khả thi thương mại quy mô lớn trong thập niên 2030 và 2040. Tuy nhiên, tốc độ phụ thuộc mạnh vào chi phí sản xuất, chính sách, trợ cấp và khả năng xây dựng hạ tầng.

Tại sao chính phủ phải trợ cấp cho ngành hydro?

Hydro xanh hiện có chi phí cao và cần đầu tư hạ tầng lớn. Trợ cấp, ưu đãi và chính sách hỗ trợ có thể giúp giảm rủi ro ban đầu, tạo thị trường và khuyến khích doanh nghiệp đầu tư vào công nghệ mới.