Thách thức của máy bay nhiên liệu hydrogen
Tính khả thi của máy bay nhiên liệu hydrogen vẫn là một dấu hỏi.
Cách tốt nhất để giảm lượng khí thải từ hoạt động hàng không là bay ít hơn, song đó là điều không tưởng với ngành đang phục vụ hàng triệu lượt khách mỗi năm.
Vì thế, giải pháp khả thi nhất vẫn là tìm ra công nghệ để máy bay ít tạo khí thải hơn. Trong đó, sử dụng các nhiên liệu thay thế thân thiện hơn với môi trường, như hydrogen, là phương án được ưu tiên hàng đầu.
Tuy nhiên, những vấn đề lớn thách thức tính khả thi của giải pháp này vẫn hiện hữu.
Vấn đề nguồn cung
Tùy vào cách thức sản xuất, hydrogen có thể rất sạch hoặc rất bẩn.
Phổ biến nhất trên thị trường hiện nay là loại “hydrogen xám”, với quy trình sản xuất thải rất nhiều CO2. Một loại khác là “hydrogen da trời” có thể hấp thụ CO2 nhưng đắt hơn và gây lo ngại về nơi lưu trữ khí thải. Loại cuối cùng là “hydro lá cây”, ít phát thải nhất nhưng hiếm và đắt nhất.
Theo Carlos López de la Osa, Giám đốc mảng hàng không của tổ chức phi chính phủ Transport & Environment (T&E), máy bay nhiên liệu hydrogen chỉ hoạt động bền vững nếu có nguồn cung năng lượng sạch.
Song Val Miftakhov - CEO hãng ZeroAvia chuyên nghiên cứu và sản xuất máy bay hydrogen - cho rằng: “Hầu hết hydrogen dùng cho giao thông vận tải hiện nay không có lượng phát thải bằng 0”.
Tầm hoạt động của máy bay
Hydrogen là nguyên tố nhẹ nhất, song có mật độ năng lượng thấp hơn dầu hỏa rất nhiều. Điều đó có nghĩa là máy bay nhiên liệu hydrogen sẽ nặng hơn máy bay nhiên liệu hóa thạch.
Bên cạnh đó, hydrogen phải được lưu trữ ở dạng lỏng, tức là máy bay phải lắp các bình áp suất để giữ nhiên liệu dễ cháy này ở nhiệt độ dưới âm 253 độ C. Điều đó làm tăng trọng lượng, giảm phạm vi hoạt động, sức chứa hàng hóa và hành khách của máy bay.
Theo một nghiên cứu được hãng tư vấn McKinsey công bố năm 2022, với các thiết kế như hiện tại, máy bay nhiên liệu hydrogen chỉ có thể hoạt động ở phạm vi khoảng 2.500 km, tương đương khoảng cách từ London (Anh) tới Istanbul (Thổ Nhĩ Kỳ). Nghiên cứu cũng cho rằng “thiết kế lại khung máy bay và công nghệ lưu trữ mới có thể giúp máy bay nhiên liệu hydrogen bay xa hơn mà không giảm lượng ghế ngồi sẵn có”.
Destination 2050 - liên minh các hãng hàng không, sân bay, nhà sản xuất và cung cấp dịch vụ hàng không với mục tiêu giữa thế kỷ này đạt mức khí thải bằng 0 toàn ngành - dự đoán máy bay nhiên liệu hydrogen sẽ xuất hiện vào năm 2035, nhưng chỉ “phù hợp với các chặng bay ngắn phạm vi châu Âu”. Điều đó có nghĩa là chúng không thể bay chặng dài, vốn chiếm hơn 50% lượng phát thải CO2 của ngành hàng không theo ước tính của Cơ quan quản lý không lưu châu Âu.
Hạ tầng tốn kém
Việc nạp nhiên liệu cho máy bay hydrogen cũng là vấn đề lớn, do các sân bay hiện tại chỉ có thể nạp cho máy bay nhiên liệu hóa thạch.
Dù được xem là có triển vọng dài hạn, tiềm năng của hydrogen vẫn chưa được nghiên cứu hết, theo ông Francisco José Lucas - người đứng đầu bộ phận hàng không bền vững của tập đoàn năng lượng đa quốc gia Tây Ban Nha. Ngoài ra, còn nhiều thách thức để đưa nhiên liệu này trở nên hữu ích cả về mặt kỹ thuật lẫn kinh tế.
Giám đốc Val Miftakhov của ZeroAvia đề xuất việc phát triển các xe nạp hydrogen hóa lỏng di động cho máy bay. Sáng kiến này từng được Ủy ban Năng lượng bang California (Mỹ) cấp gần 3,3 triệu USD để áp dụng tại sân bay thành phố Livermore.
Thủ tục phúc tạp
Hàng không là ngành có nhiều tiêu chuẩn an toàn khắt khe nhất. Điều đó có nghĩa việc phố biến máy bay hydrogen sẽ phải đối mặt nhiều rào cản pháp lý.
Theo bà Janet Northcote, người phát ngôn của Cơ quan An toàn Hàng không EU (EASA), các quy tắc đối với máy bay dưới 20 chỗ chủ yếu dựa trên hiệu suất, nên không yêu cầu điều chỉnh động cơ hydrogen. Tuy nhiên, với các máy bay vận tải lớn hơn, các quy định sẽ “lớp lang” hơn và có thể không phù hợp với một số tính năng của loại động cơ này.
EASA có một thứ gọi là Điều kiện Đặc biệt, cho phép máy bay áp dụng các công nghệ mới. Điều kiện này từng được áp dụng cho máy bay A321XLR của Airbus, nhưng chỉ chấp nhận thiết kế mới của bình nhiên liệu trung tâm chứ không phải cách tiếp nhiên liệu mới.
Bà Northcote cho biết EASA đang liên hệ với các nhà sản xuất máy bay hydrogen thông qua các dịch vụ đăng ký trước. Điều này giúp các nhà sản xuất giảm thiểu rủi ro cho dự án của mình, và cho phép EASA xác định những điểm cần thay đổi ở các quy định hiện hành.
Tác động ngoài CO2
Kể cả khi chuyển hóa hết nhiên liệu từ dầu hỏa sang hydrogen, máy bay vẫn có thể gây tác động tiêu cực đến khí hậu. Các nghiên cứu gần đây cho thấy khoảng 50-75% tác động tiêu cực đến khí hậu từ ngành hàng không là các yếu tố không phải CO2 như khí thải nitrogen oxide hoặc hơi nước. Chúng góp phần tạo ra các vệt khói trên trời, có thể gây biến đổi khí hậu nếu tồn tại đủ lâu.
Song theo Matteo Mirolo, chuyên gia hàng không bền vững của tổ chức Breakthrough Energy, còn nhiều hoài nghi về tác động tiêu cực của hydrogen trong hàng không lên môi trường. Ông cũng cho rằng máy bay nhiên liệu hydrogen vẫn có ảnh hưởng tích cực, giảm mức độ ô nhiễm hơn máy bay nhiên liệu hóa thạch”.
Chuyên gia López de la Osa của T&E lập luận rằng quá trình đốt hydrogen thải ra ít hạt mà hơi nước có thể bám vào hơn, nên các vệt khói từ lượng hydrogen thải ra sẽ tồn tại trong thời gian ngắn hơn.
Các vấn đề trên sẽ được Airbus kiểm định qua chuyến bay so sánh giữa 2 máy bay nhiên liệu hydrogen và dầu hỏa. Với mục đích “tạo dữ liệu nhằm hiểu rõ sự khác biệt thông qua việc bay thử trong môi trường có thể tạo vệt khói”, màn “so găng” này dự kiến diến ra cuối năm nay.