Trong bài đăng trên blog này, chúng ta sẽ tìm hiểu lý do tại sao tàu xanh đang thu hút sự chú ý, những thay đổi trong các quy định môi trường quốc tế và hướng đi của các công nghệ tàu xanh mới nhất, bao gồm tàu chạy bằng LNG, methanol và amoniac.
Các quy định về môi trường ngày càng khắt khe và sự xuất hiện của tàu thuyền thân thiện với môi trường.
Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và trung hòa carbon gần đây nổi lên như những thách thức toàn cầu, ngành vận tải biển cũng đang trải qua những thay đổi đáng kể. Trong khi trước đây sức chứa hàng hóa và tốc độ hoạt động của tàu là những yếu tố then chốt quyết định khả năng cạnh tranh, thì nay lượng nhiên liệu tiêu thụ và mức độ phát thải khí nhà kính và chất gây ô nhiễm không khí đã trở thành những tiêu chí đánh giá quan trọng.
Các chất ô nhiễm không khí chính do tàu thuyền phát thải bao gồm carbon dioxide (CO₂), oxit nitơ (NOx) và oxit lưu huỳnh (SOx). Carbon dioxide là khí nhà kính chính làm tăng tốc độ nóng lên toàn cầu, trong khi oxit nitơ và oxit lưu huỳnh được biết đến là nguyên nhân gây ra bụi mịn và mưa axit. Đặc biệt, do tàu thuyền tiêu thụ lượng nhiên liệu lớn, lượng khí thải gây ô nhiễm của chúng rất đáng kể, khiến chúng trở thành mục tiêu chính của các quy định quốc tế.
Để giải quyết những vấn đề này, Tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO) đã ban hành nhiều quy định nhằm liên tục quản lý hiệu quả năng lượng và lượng khí thải carbon của tàu biển. Chỉ số Thiết kế Hiệu quả Năng lượng (EEDI) hiện hành đóng vai trò là tiêu chuẩn để cải thiện hiệu quả năng lượng của các tàu mới, và hiện nay, Chỉ số Hiệu quả Năng lượng cho Tàu Hiện có (EEXI) – áp dụng cho các tàu hiện có – và Chỉ số Cường độ Carbon (CII) – đánh giá hiệu quả phát thải carbon trong quá trình vận hành – cũng đang được áp dụng. Hơn nữa, IMO đang theo đuổi chiến lược giảm dần theo từng giai đoạn nhằm đạt được mục tiêu phát thải khí nhà kính ròng bằng không trong vận tải biển quốc tế vào khoảng năm 2050, và theo đó, ngành công nghiệp đóng tàu toàn cầu cũng đang tích cực tham gia vào việc phát triển các tàu thân thiện với môi trường.
Những con tàu được phát triển để nâng cao hiệu quả năng lượng và giảm thiểu khí thải gây ô nhiễm ngay từ giai đoạn thiết kế, nhằm đáp ứng các quy định môi trường ngày càng nghiêm ngặt, thường được gọi là "tàu xanh" hoặc tàu thân thiện với môi trường.
Các công nghệ cốt lõi để chế tạo tàu thân thiện với môi trường
Để chế tạo những con tàu thân thiện với môi trường, chỉ đơn thuần thay đổi nhiên liệu là chưa đủ; cần phải áp dụng đồng thời nhiều công nghệ khác nhau. Thay đổi quan trọng nhất là việc chuyển sang sử dụng nhiên liệu đẩy mới.
Từ lâu, tàu thuyền chủ yếu dựa vào dầu nhiên liệu nặng và dầu diesel làm nhiên liệu chính. Tuy nhiên, những nhiên liệu này được xác định là nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng vì chúng phát thải lượng lớn oxit lưu huỳnh và oxit nitơ. Do đó, số lượng tàu sử dụng khí tự nhiên hóa lỏng (LNG) đã tăng nhanh trong những năm gần đây. LNG được coi là nhiên liệu thân thiện với môi trường vì nó hầu như không phát thải oxit lưu huỳnh và lượng khí carbon dioxide tương đối ít hơn so với dầu nhiên liệu nặng thông thường.
Tuy nhiên, một số người chỉ ra rằng vì LNG cũng là nhiên liệu hóa thạch, nên nó không phải là giải pháp tối ưu. Do đó, việc phát triển các tàu thân thiện với môi trường thế hệ mới sử dụng methanol, amoniac và hydro đang được tích cực tiến hành. Đặc biệt, amoniac và hydro đang thu hút sự chú ý như những nhiên liệu thế hệ mới có khả năng giảm đáng kể lượng khí thải carbon dioxide trong quá trình vận hành, và chúng được coi là nhiên liệu cốt lõi cho ngành vận tải biển trong tương lai, vì hiệu quả giảm carbon của chúng có thể được tăng cường hơn nữa tùy thuộc vào phương pháp sản xuất các nhiên liệu thân thiện với môi trường này.
Các công nghệ giúp cải thiện hiệu quả năng lượng cũng rất quan trọng. Điều này là bởi vì một con tàu sẽ thân thiện hơn với môi trường nếu nó có thể di chuyển quãng đường xa hơn với cùng một lượng nhiên liệu. Để đạt được điều này, các công nghệ giảm thiểu sức cản của thân tàu đang được áp dụng trong giai đoạn thiết kế tàu, và nghiên cứu để cải thiện hiệu quả đẩy của chân vịt vẫn đang được tiến hành.
Gần đây, các công nghệ như Hệ thống bôi trơn bằng khí (Air Lubrication System) – tạo ra một lớp khí bên dưới thân tàu để giảm ma sát – Hệ thống thu hồi nhiệt thải (Waste Heat Recovery System - WHRS), thu hồi nhiệt thải từ động cơ để tạo ra điện năng, và công nghệ định vị tuyến đường tối ưu dựa trên trí tuệ nhân tạo (AI) đã được triển khai trên các tàu thực tế. Ngoài ra, một số tàu đang sử dụng kết hợp các tấm pin mặt trời và hệ thống đẩy hỗ trợ bằng gió để giảm tiêu thụ nhiên liệu và cải thiện hiệu quả năng lượng.
Ý nghĩa của tàu GD ECO của STX
Những nỗ lực phát triển tàu thân thiện với môi trường cũng đang được tiến hành tại Hàn Quốc. Một trong những ví dụ nổi bật nhất là tàu GD (Green Dream Project) ECO-ship, được công ty STX Offshore & Shipbuilding ra mắt năm 2009.
Vào thời điểm đó, tàu GD ECO-ship thu hút sự chú ý như một con tàu thân thiện với môi trường mang tính tương lai, có khả năng giảm đáng kể lượng khí thải oxit nitơ và oxit lưu huỳnh, cũng như cắt giảm lượng khí thải carbon dioxide. Hơn nữa, bằng cách áp dụng toàn diện các công nghệ thân thiện với môi trường khác nhau—như cải thiện hiệu suất chân vịt, hệ thống thu hồi nhiệt thải và sử dụng năng lượng mặt trời và năng lượng gió—nó đã thể hiện một khái niệm khá tiên tiến so với tiêu chuẩn thời bấy giờ.
Dĩ nhiên, nhìn từ góc độ hiện tại, tàu GD ECO có thể được xem là một mô hình tàu chuyển tiếp. Vào thời điểm đó, ngay cả tàu chạy bằng khí LNG cũng chưa được sử dụng rộng rãi, và tàu chạy bằng methanol, amoniac và hydro chủ yếu vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu và thử nghiệm. Tuy nhiên, tàu GD ECO vẫn giữ vai trò quan trọng trong việc phổ biến rộng rãi khái niệm tàu thân thiện với môi trường trong ngành đóng tàu trong nước và đặt nền móng cho sự phát triển tiếp theo của nhiều công nghệ tàu thân thiện với môi trường khác.
Trên thực tế, ngành công nghiệp đóng tàu Hàn Quốc đã khẳng định được vị thế cạnh tranh toàn cầu trong lĩnh vực tàu chạy bằng khí tự nhiên hóa lỏng (LNG) và tàu chở LNG, và gần đây, ngành này đã mở rộng nỗ lực sang lĩnh vực phát triển tàu chạy bằng methanol và amoniac, cũng như tàu chạy bằng hydro thế hệ mới, từ đó dẫn đầu thị trường tàu thân thiện với môi trường. Xét theo xu hướng này, tàu GD ECO có thể được coi là một trong những cột mốc quan trọng dẫn đến những tiến bộ hiện nay trong công nghệ tàu thân thiện với môi trường.
Ngành công nghiệp đóng tàu Hàn Quốc trong kỷ nguyên tàu thân thiện với môi trường
Trong khi châu Âu và Nhật Bản từng được coi là những quốc gia dẫn đầu về công nghệ đóng tàu thân thiện với môi trường, tình hình hiện nay đã thay đổi đáng kể. Ngành công nghiệp đóng tàu Hàn Quốc đã đạt được năng lực cạnh tranh đẳng cấp thế giới trong lĩnh vực tàu chở khí hóa lỏng (LNG) và tàu chạy bằng nhiên liệu kép, đồng thời giữ vị trí hàng đầu trong phát triển tàu chạy bằng methanol và amoniac. Hơn nữa, hoạt động nghiên cứu và phát triển các công nghệ đóng tàu thân thiện với môi trường trong tương lai – như tàu chạy bằng hydro thế hệ mới, hệ thống đẩy điện và công nghệ thu giữ và lưu trữ carbon (CCS) – đang được tiến hành tích cực.
Ngoài ra, với sự phát triển toàn diện của tàu thông minh tích hợp công nghệ kỹ thuật số và trí tuệ nhân tạo (AI), các nỗ lực nhằm đảm bảo đồng thời tính bền vững môi trường và hiệu quả kinh tế vẫn đang tiếp tục được thực hiện. Với những tiến bộ nhanh chóng trong tối ưu hóa hoạt động dựa trên AI, phân tích tiêu thụ nhiên liệu, bảo trì dự đoán và công nghệ điều hướng tự động, khả năng cạnh tranh của ngành đóng tàu ngày càng có nhiều khả năng được quyết định không chỉ bởi số lượng tàu được đóng mà còn bởi khả năng phát triển các tàu hiệu quả, thân thiện với môi trường và tiên tiến về mặt kỹ thuật số.
Tàu thân thiện với môi trường không còn là công nghệ của tương lai xa. Ngày nay, khi các quy định môi trường quốc tế ngày càng thắt chặt và trung hòa carbon trở thành mục tiêu toàn cầu, tàu thân thiện với môi trường đang nhanh chóng khẳng định vị thế là tiêu chuẩn mới trong ngành vận tải biển. Trong tương lai, các tàu thế hệ mới tích hợp nhiên liệu thân thiện với môi trường, công nghệ kỹ thuật số và công nghệ điều hướng tự động có khả năng sẽ chiếm vị trí trung tâm trên thị trường toàn cầu. Trong bối cảnh những thay đổi này, ngành đóng tàu Hàn Quốc được kỳ vọng sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng như một nhà lãnh đạo chủ chốt trong ngành hàng hải tương lai, dựa trên năng lực công nghệ tích lũy và kinh nghiệm đóng tàu sâu rộng của mình.
