5 chiến lược mở rộng quy mô hydrogen hiệu quả hơn

Nền kinh tế hydrogen đang bước vào giai đoạn then chốt. (Ảnh: AFP)

Nhưng con đường này không hề bằng phẳng. Có những thách thức đến từ “bức tranh lớn” như rào cản pháp lý, quy trình phê duyệt phức tạp, hay chính sách ưu đãi thay đổi liên tục. Bên cạnh đó là khó khăn kỹ thuật ở từng công đoạn khai thác, phân phối và cung ứng. Muốn giải quyết, các nhà vận hành cần hệ thống dẫn truyền chất lỏng có hiệu suất cao, được chế tạo từ vật liệu bền, đủ an toàn để chứa và vận chuyển loại khí có phân tử nhỏ như hydrogen. Song song đó là những đội ngũ kỹ thuật lành nghề, có thể lắp đặt và bảo trì hạ tầng một cách ổn định và an toàn.

Trong bối cảnh này, có 5 chiến lược quan trọng có thể giúp ngành hydrogen mở rộng quy mô hiệu quả hơn.

Ưu tiên thiết kế mô-đun, dễ mở rộng

Quá trình khai thác hydrogen bắt đầu từ khâu điện phân - nơi yêu cầu hệ thống dẫn truyền khí phải an toàn và tin cậy để đưa hydrogen và oxygen đến các công đoạn tiếp theo. Đây cũng chính là “nút thắt” thường gặp về hiệu suất.

Chẳng hạn, mọi thiết bị điện phân đều cần bảng lấy mẫu để kiểm tra độ tinh khiết của khí. Những bảng này gồm nhiều linh kiện như khớp nối ống, đồng hồ đo, van, đường ống phức tạp… Nhiều nhà vận hành tự lắp đặt bảng lấy mẫu trong nội bộ. Cách này có thể tiết kiệm ở quy mô nhỏ, nhưng khi mở rộng số lượng thiết bị, việc chuẩn hóa thiết kế và thi công sẽ giúp tiết kiệm thời gian, giảm lỗi và tăng hiệu quả.

Giải pháp tối ưu là dùng bảng lấy mẫu được chế tạo sẵn bởi các nhà cung cấp uy tín. Chỉ cần một mã sản phẩm duy nhất, chúng có thể lắp đặt nhanh chóng qua vài kết nối, đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn và dễ đào tạo cho nhân viên, đồng thời giảm thiểu rủi ro sai sót khi vận hành.

Chuẩn hóa kết nối để đơn giản hóa hệ thống

Hệ thống dẫn truyền hydrogen luôn có rất nhiều điểm kết nối. Nếu không chuẩn hóa từ đầu, việc mở rộng và bảo trì sẽ trở nên phức tạp và tốn kém.

Ví dụ, một số hệ thống phân phối hydrogen sử dụng đủ loại kết nối: Hàn, ren, bán ép (swaged), khớp nối ống… Ở quy mô nhỏ, điều này có thể chấp nhận được. Nhưng khi mở rộng, sự “pha tạp” này khiến quá trình bảo trì tốn thêm thời gian, thậm chí tiềm ẩn rủi ro. Ngược lại, chuẩn hóa kết nối giúp kỹ thuật viên tập trung vào những hạng mục quan trọng hơn, tăng tốc độ xử lý và giảm sai sót.

Chỉ dùng linh kiện chuyên dụng cho hydrogen

Một trong những thách thức lớn nhất khi khai thác và vận chuyển hydrogen chính là nguy cơ rò rỉ. Do có kích thước phân tử cực nhỏ, hydrogen dễ dàng thoát ra qua những khe hở li ti và thậm chí có thể làm suy yếu cấu trúc kim loại, dẫn đến nứt gãy và mất an toàn.

Để khắc phục vấn đề này, mọi linh kiện trong hệ thống cần được thiết kế riêng cho hydrogen. Chẳng hạn, các loại khớp nối ống chuyên dụng thường có hai bề mặt tiếp xúc – một trên ống, một trên khớp nối – với cấu trúc dài hơn và hơi nghiêng. Thiết kế này tạo áp lực tối ưu, giúp hệ thống kín khít tuyệt đối. Trong thực tế, khớp nối hai vòng kẹp là lựa chọn phổ biến vì vừa an toàn, vừa ổn định trong thời gian dài.

Bên cạnh thiết kế, chất liệu chế tạo cũng là yếu tố quyết định. Không phải loại thép không gỉ nào cũng đủ khả năng chống lại hiện tượng “giòn do hydrogen” - tình trạng phân tử hydrogen xâm nhập và làm yếu kim loại. Loại thép không gỉ 316L chất lượng cao thường được ưu tiên nhờ khả năng chống ăn mòn và chống giòn vượt trội. Ngược lại, thép chất lượng thấp - hàm lượng nickel và chromium ít - dễ bị ăn mòn và nứt gãy khi tiếp xúc lâu dài với hydrogen. Vì vậy, hợp tác với nhà cung cấp uy tín sẽ giúp doanh nghiệp lựa chọn đúng loại hợp kim phù hợp cho từng ứng dụng thực tế.

Không rập khuôn thiết kế từ ngành dầu khí

Một lưu ý quan trọng: Không thể áp dụng nguyên xi thiết kế hệ thống dẫn truyền chất lỏng của ngành dầu khí sang ngành hydrogen. Điểm khác biệt lớn nhất nằm ở tốc độ dòng chảy.

Hydrogen có tốc độ dòng chảy cao hơn nhiều so với hydrocarbon thông thường, vì vậy hệ thống dẫn truyền có thể - và nên - được thiết kế nhỏ gọn hơn. Sử dụng ống đường kính nhỏ không chỉ giúp tiết kiệm chi phí và tăng hiệu suất, mà còn giảm số điểm có nguy cơ rò rỉ, yếu tố then chốt để đảm bảo an toàn trong toàn bộ hệ thống hydrogen.

Tối ưu hóa chiến lược quản lý tồn kho

Với những doanh nghiệp đang mở rộng, hoặc xây dựng hạ tầng hydrogen mới, chỉ thiếu một linh kiện quan trọng thôi cũng có thể khiến cả dự án bị đình trệ.

Giải pháp là duy trì một lượng linh kiện dự phòng tại chỗ, để tránh “thời gian chết” vì chờ phụ tùng. Điều này đòi hỏi doanh nghiệp phải chọn đúng nhà cung cấp uy tín – không chỉ đảm bảo chuỗi cung ứng ổn định mà còn có các dịch vụ hỗ trợ kịp thời.

Nhiều nhà cung cấp hiện triển khai chương trình quản lý tồn kho do nhà cung cấp thực hiện (vendor-managed inventory - VMI). Với cách này, doanh nghiệp luôn có sẵn các linh kiện quan trọng nhưng chỉ thanh toán khi sử dụng. Nhờ đó, việc xây dựng và vận hành hạ tầng hydrogen không còn bị gián đoạn do chờ hàng.

Tận dụng cơ hội đào tạo

Vận hành hydrogen hoàn toàn khác với xử lý nhiên liệu hóa thạch, nên việc trang bị kiến thức và kỹ năng chuyên sâu cho đội ngũ kỹ thuật là cực kỳ quan trọng. Một cách hiệu quả là tham gia các khóa đào tạo do chính nhà cung cấp hệ thống dẫn truyền tổ chức.

Những khóa học chất lượng thường bao gồm: Nguyên lý thiết kế và kỹ thuật hệ thống ống dẫn. Kỹ năng lắp đặt và bảo trì hệ thống an toàn, hiệu quả. Kiến thức về vật liệu, kỹ thuật uốn ống và lựa chọn linh kiện phù hợp.

Nhờ đó, đội ngũ không chỉ nắm vững kiến thức cơ bản, mà còn có năng lực giải quyết các tình huống phức tạp, đáp ứng tiêu chuẩn cao của ngành hydrogen.

Nền tảng cho quá trình mở rộng

Để mở rộng khai thác hydrogen một cách bền vững, doanh nghiệp cần: Cam kết dùng vật liệu và linh kiện chất lượng cao. Áp dụng các nguyên tắc thiết kế tiên tiến. Hợp tác với những đối tác cung ứng đáng tin cậy. Đây chính là “chìa khóa” để tối ưu hóa các khoản đầu tư hạ tầng, giảm rủi ro dài hạn và góp phần thúc đẩy một tương lai năng lượng xanh.

Nh.Thạch

AFP