Nghiên cứu tiềm năng phát triển dự án Green Hydrogen tại Việt Nam

GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ

Hiện nay, xu hướng chuyển dịch sang sử dụng các dạng năng lượng ít phát thải ra môi trường đang trở nên cấp thiết trên thế giới, trong đó có Việt Nam.

Nhu cầu sử dụng năng lượng từ các nguồn nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ, than đá được dự báo sẽ giảm dần, thay vào đó là các loại hình năng lượng thân thiện hơn với môi trường như khí tự nhiên hóa lỏng (LNG), nhiên liệu sinh khối, khí Hydro xanh được sản xuất từ các nguồn trung hòa carbon. Trong đó, khí Hydro và ammonia đang nổi lên như một giải pháp tiềm năng bởi không chỉ đáp ứng được điều kiện sạch, không tạo ra khí CO, CO2 mà quan trọng là nguồn cung vô tận. Sau khi thu nạp điều chế có thể chuyển thành các dạng năng lượng khác như nhiệt năng, điện năng. Không chỉ ứng dụng vào hệ thống năng lượng, khí Hydro và ammonia có thể làm nguyên liệu đầu vào cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau như hóa chất, hóa dầu, luyện kim và thậm chí là trong các lĩnh vực thẩm mỹ, y tế…

Hiện nay, khí Hydro vẫn chủ yếu được sản xuất qua quá trình nhiệt hóa các nhiên liệu

hóa thạch như khí thiên nhiên, dầu mỏ hay than đá do lợi thế về giá thành. Tuy nhiên, quá trình này sinh ra nhiều khí thải gây ô nhiễm môi trường và hiệu ứng nhà kính. Vì vậy, các phương pháp sản xuất Hydro và ammonia khác thân thiện hơn với môi trường đang được khuyến khích phát triển và thương mại hóa với chi phí ngày càng cạnh tranh.

Trong đó, sản xuất Hydro bằng phương pháp điện phân và sau đó là quá trình tổng hợp ammonia với đầu vào năng lượng từ chủ yếu là nguồn năng lượng tái tạo thân thiện môi trường sẽ là một ưu thế trong lộ trình phát triển của thế giới ngày nay, tiến tới một thế giới công nghiệp ứng dụng năng lượng xanh.

Sản phẩm đầu ra của các Nhà máy này là khí Hydro, được sản xuất bằng công nghệ điện phân nước, phục vụ cho nhu cầu trong nước và xuất khẩu trong các ngành điện, công nghiệp hóa chất, hóa dầu, luyện kim. Dự án khi đi vào vận hành sẽ góp phần phát triển kinh tế – xã hội tại địa phương, đồng thời khuyến khích Ngành công nghiệp Hydro xanh của Việt Nam phát triển, đóng góp vào lộ trình Net-zero theo cam kết của Chính phủ Việt Nam.

Hydro là nguyên nhiên liệu cho nhiều ngành công nghiệp, Hydro trở thành mục tiêu theo đuổi trong chiến lược phát triển năng lượng của nhiều quốc gia. Đặc biệt, Hydro xanh còn được kỳ vọng sẽ là chìa khóa cho một nền kinh tế không carbon. Nó đồng thời là một giải pháp lưu trữ năng lượng hiệu quả, giúp thúc đẩy sự phát triển của các nguồn năng lượng tái tạo như điện gió, điện mặt trời…

Đặc thù của nước ta là các khu vực có thế mạnh về phát triển NLTT lại không phải là vùng phụ tải chính. Dẫn đến một thực tế là tồn tại những vùng bị “tồn ứ” nguồn năng lượng mà không xây dựng kịp hạ tầng để giải phóng công suất đến các trung tâm phụ tải tiêu thụ. Điển hình như khu vực Ninh Thuận – Bình Thuận, vùng ven biển Đồng bằng Sông Cửu Long,… Đây là những khu vực phát triển rất mạnh về NLTT, nhưng lưới điện qua khu vực này chưa đủ để tải hết công suất. Việc này trước mắt buộc phải sa thải một phần năng lượng rất lãng phí, phần ảnh hưởng tiếp theo là các Nhà máy không tiếp tục đầu tư mặc dù có tiềm năng rất lớn.

Để khắc phục tình trạng dư thừa năng lượng và cân bằng công suất, góp phần điều tiết hệ thống điện quốc gia, giải pháp tích năng cần được xem xét. Như khu vực Ninh Thuận – Bình Thuận có thế năng tốt từ các vùng núi liền kề có thể xây dựng các thủy điện tích năng. Tuy nhiên, các TĐ tích năng lại có tác động môi trường lớn, ảnh hưởng đến hệ sinh thái rừng,… và nó cũng chỉ là hữu hạn, giải quyết bài toán cân bằng công suất tại chỗ theo giờ cao-thấp điểm. Và cuối cùng nguồn tích năng đó vẫn phải phát lại năng lượng lên lưới điện khu vực vào giờ cao điểm.

Trong khi đó, giải pháp sản xuất Hydro cho thấy hiệu quả tích năng tương đương với các NMTĐ tích năng, nhưng có ưu điểm vượt trội hơn là có thể vận chuyển Hydro phân tán đến các vùng phụ tải để phát điện, hoặc sử dụng trực tiếp cho sinh nhiệt chạy turbine phục vụ các ngành công nghiệp khác hoặc điện hóa trong các pin nhiên liệu rất linh hoạt (không gấy áp lực lên lưới điện tại chỗ cả giờ cao điểm lẫn thấp điểm, để nhường chỗ cho các dạng tích năng cố định khác).

Như vậy, điện năng được sử dụng trong quá trình sản xuất Hydro (bằng phương pháp điện phân nước), sau đó lại được tạo ra nhờ quá trình điện hóa (trong các pin nhiên liệu) hoặc tạo ra từ các tua-bin khí chạy bằng Hydro nên Hydro chính là một phương pháp lưu trữ năng lượng lâu dài và hiệu quả. Có thể coi Hydro được sản xuất từ năng lượng tái tạo như một dạng năng lượng lưu trữ, để sử dụng trong những khung thời gian hợp lý; vận chuyển đến các khu vực không có lợi thế hay cung cấp cho các phương tiện giao thông… Chính vì thế, sự phát triển của Hydro xanh đồng thời sẽ giúp thúc đẩy sự phát triển của năng lượng tái tạo và xu hướng chuyển dịch năng lượng, hướng tới nền kinh tế không carbon.

Việc kết hợp các Nhà máy năng lượng tái tạo (Nhà máy điện mặt trời, điện gió…) với cơ sở sản xuất Hydro xanh bằng phương pháp điện phân và Nhà máy điện sử dụng pin nhiên liệu hoặc tua-bin khí chạy bằng Hydro để tạo thành hệ thống năng lượng tích hợp Điện – Khí cũng là một giải pháp giúp tận dụng những ưu thế của cả năng lượng tái tạo và Hydro trong vai trò là hệ thống lưu trữ năng lượng.

Việc tạo ra nguồn điện năng từ NLTT ngày càng có giá thành rẻ hơn, đó là điểm lợi thế rất lớn để phát triển ngành sản xuất Hydro xanh.

Khu vực tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận, Đồng bằng Sông Cửu Long, Vịnh Bắc bộ là các địa bàn có tiềm năng về NLTT rất lớn, việc truyền tải điện năng từ các đồng gió ngoài khơi vào bờ để kết nối vào lưới điện truyền tải là cả một giải pháp phức tạp và đầy tốn kém. Kèm theo đó là vấn đề an ninh, an toàn của lưới điện ngầm dưới đáy biển.

Ứng dụng công nghệ sản xuất Hydro ngay trên biển sẽ giải quyết được bài toán khó khăn đó. Khách hàng sử dụng Hydro tiếp cận dễ dàng để luân chuyển thành phẩm đi khắp thế giới thông qua các phao neo ống dẫn mà không cần phải xây dựng hệ thống cảng quy mô từ đất liền.

HYDRO XANH ĐƯỢC SẢN XUẤT NHƯ THẾ NÀO

Công nghệ này dựa trên việc tạo ra khí Hydro, một loại nhiên liệu nhẹ, rất phổ biến và có tính phản ứng cao, thông qua một quá trình hóa học điện phân.

Phương pháp này sử dụng dòng điện để tách Hydro ra khỏi oxy trong nước. Do đó, nếu có được nguồn điện từ các nguồn năng lượng tái tạo, con người sẽ sản xuất được điện mà không cần phải thải CO2 ra bầu khí quyển.

Theo IEA, phương pháp này sẽ giúp giảm 830 triệu tấn CO2 được thải ra hàng năm trong các quá trình sản xuất sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Tương tự, việc thay thế toàn bộ Hydro xám trên thế giới sẽ cần 3.000 TWh/năm từ các nguồn năng lượng tái tạo mới, một con số tương đương với nhu cầu điện hiện tại của cả châu Âu.

Tuy nhiên, có một số câu hỏi được đặt ra về khả năng tồn tại của Hydro xanh do chi phí sản xuất khá cao. Song việc tiếp tục khử khí carbon trên trái đất dần dần sẽ giúp giảm chi phí sản xuất năng lượng tái tạo, làm xoá tan những nghi ngờ.

Hydro là nguyên tố hóa học có sản lượng lớn nhất trong tự nhiên. Theo ghi nhận của IEA, nhu cầu sử dụng khí Hydro làm nhiên liệu trên toàn cầu đã tăng gấp ba lần kể từ năm 1975 và con số này đã đạt mốc trung bình 70 triệu tấn/năm vào năm 2018.

Ngoài ra, đây cũng là một nguồn năng lượng sạch vì sản xuất Hydro không tạo ra bất kỳ loại khí thải độc hại nào. Không như than đá và dầu mỏ, sản xuất năng lượng bằng khí Hydro không để lại dư lượng chất thải trong không khí.

Hydro có mối quan hệ lâu đời với các hoạt động công nghiệp của con người. Loại khí này đã đóng vai trò cung cấp nhiên liệu cho các loại ô tô, khí cầu và cả tàu vũ trụ, kể từ những năm đầu của thế kỷ thứ 19.

Quá trình khử cacbon trong các hoạt động kinh tế thế giới là một điều gần như không thể bị trì hoãn trong tương lai gần và nó sẽ làm nổi bật hơn vai trò của khí Hydro trong đời sống con người.

Ngoài ra, nếu chi phí sản xuất của nó giảm 50% vào năm 2030 đúng như dự đoán của Hội đồng Hydrogen Thế giới, Hydro chắc chắn là nguồn nhiên liệu chúng ta đang tìm kiếm cho tương lai. Và cũng từ những cơ sở khoa học vững chắc đó, các nhà sản xuất công nghiệp lớn trong đó có ngành sản xuất xe ô tô, xe máy,… đã bắt đầu lưỡng lự trong việc sẵn sàng cho một cuộc cách mạng chuyển đổi nguồn nhiên liệu đốt trong hay quá độ sang thời kỳ xe điện. Hãng Toyota đã nghiên cứu chuyển đổi và thử nghiệm thành công một mẫu xe chạy động cơ xăng sang sử dụng nhiên liệu Hydro.

Thực tế tại Mỹ, Nga, Trung Quốc, Pháp và Đức, Hydro xanh đã được coi như một nguồn nhiên liệu. Thậm chí một số quốc gia khác như Nhật Bản còn tiến xa hơn với tầm nhìn trở thành nền kinh tế Hydro xanh.

Vậy nguồn nhiên liệu này sẽ tác động như thế nào trong tương lai?

Hydro và oxy phản ứng với nhau trong pin nhiên liệu có thể tạo ra điện và nước uống. Quá trình này đã được kiểm chứng là rất hữu ích trên các tàu thám hiểm không gian vì đã cung cấp nguồn nước và điện bền vững cho phi hành đoàn.

Đồng thời, Hydro xanh có tiềm năng lưu trữ năng lượng vì các bình Hydro nén có khả năng lưu trữ năng lượng trong thời gian dài và cũng dễ sử dụng hơn so với pin lithium-ion vì chúng nhẹ hơn.

Nhờ có Hydro xanh, giao thông vận tải có thể giảm gánh nặng phát thải. Tính đa năng của Hydro cho phép nó được sử dụng vào các hoạt động vốn rất khó để giảm phát thải khí carbon, như vận tải hạng nặng, hàng không và hàng hải. Hiện đã có một vài dự án đang được triển khai trong lĩnh vực này, như dự án Hycarus và Cryoplane – được thúc đẩy bởi Liên minh châu Âu (EU), đặt mục tiêu đưa vào ứng dụng cho hàng không dân dụng.

HỘI NHẬP QUỐC TẾ VỀ VẤN ĐỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Ngày 9/12/2021, dưới sự chủ trì của Tổng thống Niger, nước Chủ tịch tháng 12, Hội đồng Bảo an Liên hợp quốc (HĐBA LHQ) đã tổ chức Thảo luận mở về Duy trì hoà bình và an ninh quốc tế trong bối cảnh biến đổi khí hậu và khủng bố.

Đại sứ Phạm Hải Anh, Đại biện lâm thời của Việt Nam tại LHQ, khẳng định cần có cách tiếp cận tổng thể đối với các vấn đề này, nhất là biến đổi khí hậu, với sự tham gia của toàn hệ thống LHQ ở cấp độ toàn cầu, trong đó HĐBA đóng vai trò đặc biệt trong giải quyết các nguy cơ về an ninh, phối hợp với các cơ quan khác trong ngăn ngừa xung đột, bảo đảm hoà bình bền vững.

Trong quá trình này, cần bảo đảm đồng thuận, đoàn kết, hợp tác, hỗ trợ giữa các thành viên, có sự tham gia của các nước, các cộng đồng chịu nhiều tác động và của phụ nữ, thanh niên.

Đại sứ Phạm Hải Anh nhấn mạnh sự cần thiết dự báo, chuẩn bị sớm và tăng cường khả năng chống chịu của các nước và người dân trong ứng phó biến đối khí hậu.

Việt Nam kêu gọi các nước thực hiện các cam kết cắt giảm phát thải và hỗ trợ tài chính đã được đưa ra tại Hội nghị COP26, bảo đảm nguyên tắc trách nhiệm chung nhưng khác biệt, dựa trên điều kiện và nguồn lực của từng nước.

Đại sứ khẳng định, là một trong các nước bị tác động nghiêm trọng nhất của biến đổi khí hậu, Việt Nam sẽ tiếp tục tham gia chủ động, tích cực, hiệu quả vào nỗ lực chung của LHQ và các diễn đàn đa phương trong ứng phó với thách thức này.

Như vậy, từ cam kết Net-zero của Chính phủ Việt Nam, hiện nay Chính phủ ta đã và đang xây dựng một hình ảnh “xanh” trên trường quốc tế, kêu gọi các quốc gia khác cùng hành động.

Lời kêu gọi “Bảo đảm nguyên tắc trách nhiệm chung nhưng khác biệt, dựa trên điều kiện và nguồn lực của từng nước” đã ẩn chứa phía sau một tiềm lực về phát triển NLTT của Việt Nam, và đó chính là sự khác biệt và là lợi thế rõ rệt của một quốc gia nhiệt đới ven biển.

SỰ QUAN TÂM CỦA CÁC CHÍNH PHỦ

Hydro được nhiều quốc gia trên thế giới quan tâm trong vai trò là một nguồn năng lượng sạch thay thế nhiên liệu hóa thạch. Hydro còn được chú trọng như một chiến lược lưu trữ năng lượng để tận dụng triệt để những lợi ích của năng lượng tái tạo, đáp ứng nhu cầu chuyển dịch năng lượng và giải quyết các vấn đề môi trường trong khi vẫn đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia.

Năm 2020, Ủy ban châu Âu (EC) đã công bố “Chiến lược Hydro mới”, kéo dài từ năm 2020 đến 2050, mục tiêu loại bỏ dần khí thải phát nhà kính trong tất cả lĩnh vực trên toàn Liên minh châu Âu, đồng thời phát triển hơn nữa Hydro tái sử dụng. Hiện EU có hơn 70 dự án nghiên cứu và phát triển Hydro đang được tiến hành bởi các chính phủ, các trường đại học và doanh nghiệp. Trong khối EU, Đức đang hướng tới trở thành nhà sản xuất và cung cấp Hydro hàng đầu thế giới. Tháng 6/2020, với “Chiến lược Hydro quốc gia”, Nội các Đức đã đồng ý chi 9 tỷ EUR (10,2 tỷ USD) nhằm hiện thực hóa mục tiêu này. Trong khi đó, chính phủ Pháp hướng đến sử dụng 10% Hydro xanh trong công nghiệp vào năm 2022 và tăng lên tỷ lệ 20-40% vào năm 2027. Romania cũng đưa ra một tín hiệu mạnh mẽ về sự ủng hộ đối với Hydro xanh bằng cách thành lập Trung tâm ROHYDROHUB chuyên hoạt động nghiên cứu trong lĩnh vực Hydrogen.

Ở châu Á, Nhật Bản là quốc gia tiên phong nghiên cứu, phát triển công nghệ và hướng đến nền kinh tế Hydro. Từ năm 1992, Nhật Bản đã thiết lập Mạng lưới năng lượng sạch quốc tế sử dụng Hydro – một chương trình tập trung nghiên cứu, phát triển những công nghệ Hydro trong 10 năm. Từ đó đến nay, Nhật Bản đã đưa ra nhiều kế hoạch, lộ trình chiến lược quốc gia về Hydro và pin nhiên liệu. Hàn Quốc cũng nhắm đến mục tiêu đứng hàng đầu thế giới về thị phần xe ô tô chạy bằng Hydro và pin nhiên liệu Hydro. Chính phủ nước này đã thống nhất áp dụng “Chế độ bắt buộc phát điện bằng Hydro” (HPS) cho tới năm 2022 nhằm phổ biến một cách hệ thống pin nhiên liệu Hydro với trọng tâm mở rộng nền kinh tế Hydro.

Vừa qua, tại COP26 Thủ tướng Chính phủ đã cam kết giảm phát thải ròng về không (Net zero). Và cùng với đó là khoảng hơn 60 quốc gia ký cam kết. Để đạt phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050, Việt Nam cần hỗ trợ nhiều từ quốc tế, đặc biệt là về công nghệ và các nguồn vốn ODA giá thấp.

Trong chuyến thăm và làm việc tại Việt Nam từ ngày 13 – 15/02, Chủ tịch COP đã gặp và làm việc cùng Thủ tướng Chính phủ Phạm Minh Chính, Bộ trưởng Bộ Tài Nguyên và Môi trường Trần Hồng Hà – Trưởng đoàn đàm phán của Việt Nam về biến đổi khí hậu, Bộ trưởng Bộ Công Thương Nguyễn Hồng Diên và Bộ trưởng Bộ Kế hoạch và Đầu tư Nguyễn Chí Dũng.

Xuyên suốt chuyến thăm, ông Sharma hoan nghênh những cam kết đầy tham vọng mà Thủ tướng Phạm Minh Chính đã đưa ra tại COP26, bao gồm cam kết đạt phát thải ròng bằng “0” đến năm 2050 và việc tán thành tuyên bố chung toàn cầu về chuyển đổi từ điện than sang năng lượng sạch. Ông cũng nhấn mạnh quyết tâm của Vương quốc Anh trong việc hợp tác với Việt Nam để thực hiện được các cam kết nêu trên, cũng như đưa ra một Kế hoạch hành động quốc gia về biến đổi khí hậu đến năm 2030 phù hợp với mục tiêu của Thỏa thuận Paris – theo mục tiêu nhiệt độ nóng lên toàn cầu ở mức không quá 1.5 độ C.

Chủ tịch COP26 cũng ghi nhận tầm quan trọng của quy mô vốn đầu tư công để Việt Nam thực hiện quá trình chuyển dịch sang năng lượng sạch và của nguồn tài chính để hỗ trợ Việt Nam thực hiện các cam kết đầy tham vọng về khí hậu. Điều này bao gồm cơ hội tiềm năng từ “Sáng kiến Xanh – Sạch”, một sáng kiến hỗ trợ các nước đang phát triển để tận dụng lợi thế của công nghệ xanh và tăng trưởng kinh tế một cách bền vững.

Trong buổi trao đổi với các tổ chức xã hội dân sự, ông Sharma đã tìm hiểu về những cơ hội và thách thức của Việt Nam và các tổ chức này trong công tác ứng phó với biến đổi khí hậu. Ông Sharma nhấn mạnh rằng chìa khóa cho sự thành công của COP26 là nhờ sự tích cực hoạt động và tương tác cùng các tổ chức trên, họ đóng vai trò quan trọng trong thành công của COP26 và trong việc thực hiện các cam kết của Hiệp ước Khí hậu Glasgow.

Chủ tịch COP26 cũng tổ chức một bữa sáng với đại diện các doanh nghiệp quốc tế nhằm thảo luận về tiềm năng to lớn của năng lượng tái tạo tại Việt Nam. Tiềm năng này đã được nêu bật trong báo cáo về giảm thiểu điện than của Hội đồng Chuyển dịch Năng lượng của COP26 – do Vương quốc Anh chủ trì. Theo đó, nếu Việt Nam chuyển dịch sang sử dụng năng lượng gió, mặt trời và khí thì đến năm 2030, Việt Nam có thể giảm được 59% lượng khí thải, tạo ra 280.000 việc làm và tiết kiệm 120 tỷ USD chi phí nhập khẩu nhiên liệu.

Chủ tịch COP26 Alok Sharma cho biết: “Đã có những bước tiến vượt bậc tại COP26, bao gồm việc các quốc gia đồng thuận với Hiệp ước Khí hậu Glasgow, giữ mục tiêu hạn chế mức nóng lên toàn cầu ở mức không vượt quá 1.5 độ C trong tầm tay. Tuy nhiên, đây là một chiến thắng mong manh. Vào năm 2022, các quốc gia cần nỗ lực thực hiện những cam kết trong Hiệp ước, bắt đầu bằng việc rà soát và đẩy mạnh các mục tiêu giảm phát thải.

Trong thời gian diễn ra chuyến thăm này, Đặc phái viên COP26 của Chính phủ Anh, ông John Murton, cũng đã cùng Giám đốc quốc gia của Ngân hàng Thế giới tại Việt Nam và Thứ trưởng Tài chính Trần Xuân Hà đồng chủ trì tọa đàm về tài chính cho biến đổi khí hậu. Thảo luận tập trung vào cơ hội và thách thức của Việt Nam trong việc huy động nguồn tài chính quốc tế cần thiết cho sự chuyển dịch của quốc gia, hướng đến một nền kinh tế phát thải ròng bằng không.

GIẢI PHÁP TỐI ƯU

Như đã giới thiệu từ đầu, Việt Nam có sự phát triển rất nóng ngành năng lượng tái tạo trong thời gian qua (gió và mặt trời).

Để giải quyết bài toán giải tỏa công suất, trong khi lưới điện qua đây đang còn yếu và thiếu thì xây dựng các mô hình tích năng (tích năng tại chỗ và tích năng linh hoạt) là giải pháp tích cực giúp cho tỉnh có cơ sở tiếp tục kêu gọi Nhà đầu tư vào lĩnh vực năng lượng tái tạo đang còn tiềm năng rất lớn của nước ta.

Đặc biệt năng lượng gió ngoài khơi có tiềm năng rất lớn cần khai thác và lưu trữ để đưa vào sử dụng tại các địa phương có nhu cầu năng lượng lớn (TP. HCM, Bình Dương, Đồng Nai,…).

Hydro xanh là một lĩnh vực hoàn toàn phù hợp theo các điều kiện sẵn có của Việt Nam, nơi có khá nhiều Cảng biển nước sâu đáp ứng nhu cầu vận chuyển Hydro theo tiêu chí đặt ra.

Ngoài vai trò giải tỏa công suất, Nhà máy sản xuất Hydro xanh còn đóng vai trò điều tiết hệ thống điện, giảm áp lực vận hành hệ thống điện quốc gia, đặc biệt là các Trung tâm điều độ HTĐ (A0, A2, A3) sẽ có thêm lựa chọn về giải pháp cân bằng nguồn và tải trong khu vực tại các thời điểm trong ngày (cao điểm, thấp điểm). Theo đó, việc module hóa các dây chuyền sản xuất Hydro sẽ giúp cho việc điều độ linh hoạt đưa vào đưa ra khỏi HTĐ từng nhóm công suất phù hợp giúp cân bằng công suất.

Leave Comments

0964203405
0964203405