Triển vọng hydro xanh trong giảm phát thải khí nhà kính

Theo các nhà khoa học, do hàm lượng năng lượng cao, đảm bảo không phát thải khí nhà kính, thân thiện môi trường, hydro là nhiên liệu lý tưởng thay thế nhiên liệu hóa thạch trong các hệ thống năng lượng trong tương lai gần. Nhưng với điều kiện tiên quyết, đó phải là hydro xanh được sản xuất từ công nghệ điện phân nước có nguồn cung cấp năng lượng từ năng lượng tái tạo.

* Nguồn năng lượng sạch đáng chú ý

Hydro xanh dự kiến sẽ sử dụng trong các ngành công nghiệp phát thải nhiều khí nhà kính như dầu khí, hóa chất, công nghiệp sản xuất thép và đặc biệt là giao thông vận tải.

Phó Viện trưởng Viện Năng lượng (Bộ Công thương) Lê Việt Cường nhận định, là lĩnh vực hạ tầng thiết yếu của nền kinh tế, ngành năng lượng được dự báo có mức phát thải CO2 là 101 triệu tấn vào năm 2050, chiếm trên 70% lượng phát thải quốc gia, do đó năng lượng có vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình thực hiện những cam kết quốc tế của Việt Nam về biến đổi khí hậu.

Cùng với những giải pháp về phát triển năng lượng tái tạo, sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, phát triển nguồn điện có phát thải carbon thấp… hydro xanh và những dẫn xuất của hydro xanh đang được thế giới quan tâm và kỳ vọng là giải pháp có vị trí ngày càng quan trọng trong lộ trình chuyển dịch năng lượng do những đặc tính ưu việt về giảm phát thải các khí ô nhiễm và CO2 trong vòng đời sản phẩm, dù là nhiên liệu của quá trình chuyển hóa năng lượng hay là nguyên liệu đầu vào của những ngành sản xuất công nghiệp.

Ông Patrick Haverman, Phó Đại diện thường trú Chương trình Phát triển Liên hợp quốc (UNDP) tại Việt Nam cho biết, với mức tăng trưởng kinh tế nhanh chóng, Việt Nam cũng tăng nhu cầu tiêu thụ năng lượng với tốc độ khoảng 10 đến 12% hàng năm, đảm bảo tránh tình trạng thiếu điện cục bộ và tăng cường an ninh năng lượng.

Mặt khác, than đá và dầu – các tác nhân chính của khủng hoảng khí hậu, dự kiến sẽ tiếp tục chiếm ưu thế trong sản xuất điện thập kỷ tới. Ngành năng lượng vẫn sẽ là nguồn đóng góp quan trọng với ước tính chiếm khoảng 70% tổng lượng phát thải khí nhà kính vào năm 2030.

Chính phủ Việt Nam đã nhìn thấy tiềm năng tác động của biến đổi khí hậu và nỗ lực thực hiện các giải pháp thông qua cam kết đạt phát thải ròng bằng “0” vào năm 2050 (Net Zero), cùng với đó là sự gia tăng 4 lần công suất năng lượng mặt trời và gió từ năm 2019, đồng thời công bố Đối tác chuyển dịch năng lượng công bằng trị giá 15,5 tỷ USD với liên minh các đối tác quốc tế (JETP).

Theo ông Patrick Haverman, để thực hiện thành công các mục tiêu này, Việt Nam cần sự đóng góp từ năng lượng hydro xanh, với tiềm năng sẽ phát triển trong thời gian tới. Trên toàn cầu, hydro xanh sản xuất từ điện phân nước chỉ đóng 0,03% sản lượng hydrogen trong năm 2020. Tuy nhiên, cải thiện các công nghệ điện phân và chi phí năng lượng tái tạo thấp có thể giúp hydro xanh có giá cạnh tranh trong năm 2030.

Quan trọng hơn, các quốc gia có tiềm năng năng lượng tái tạo lớn, các mối quan hệ thương mại ưu đãi, chính trị ổn định và gần các nhà xuất khẩu lớn ở khu vực Châu Á-Thái Bình Dương như Việt Nam sẽ hưởng lợi, đặc biệt trong bối cảnh định giá giới hạn carbon có thể sẽ có vai trò quan trọng.

Hydro xanh có ứng dụng rộng rãi, không chỉ giới hạn trong hàng hải, vận tải, công nghiệp chế tạo thép, hóa chất và được ứng dụng ngay cả trong các lĩnh vực khó giảm carbon. UNDP và Viện Năng lượng đã nghiên cứu để đánh giá vai trò, tiềm năng của sản xuất hydro xanh từ điện phân nước, ứng dụng của hydro xanh nhằm giảm phát thải nhà kính trên diện rộng và thúc đẩy chuyển dịch năng lượng xanh tại Việt Nam.

Theo nghiên cứu, nếu các máy điện phân chạy 90% công suất liên tục năm thì có thể sản xuất được ít nhất 18,78 triệu tấn hydro xanh vào năm 2050. Mặc dù giá thành sản xuất hydro xanh vẫn khá cao so với các loại hình năng lượng tái tạo khác, nhưng các nhà nghiên cứu nhận định chi phí sản xuất trong tương lai gần sẽ giảm với việc áp dụng các công nghệ tiên tiến.

Trong bối cảnh Việt Nam hướng tới nền kinh tế carbon thấp để thực hiện mục tiêu phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050, sản xuất hydro xanh nội địa được xem là một trong những giải pháp quan trọng của quá trình chuyển dịch năng lượng. Hydro xanh sẽ góp phần đa dạng hóa nguồn năng lượng, giúp gia tăng độ linh hoạt của hệ thống điện, đồng thời có triển vọng cung cấp nhiên liệu trong sản xuất công nghiệp và vận tải.

Việc phát triển hydrogen bao gồm hydro xanh đã được đề cập đến trong một vài chính sách như Quyết định số 1658/QĐ-TTg năm 2021 phê duyệt Chiến lược quốc gia về tăng trưởng xanh giai đoạn 2021-2030, tầm nhìn 2050 và Quyết định số 888/QĐ-TTg ngày 25/7/2022 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Đề án về những nhiệm vụ, giải pháp triển khai kết quả Hội nghị lần thứ 26 các bên tham gia Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu.

Các chính sách được hình thành theo Nghị quyết số 55-NQ/TW ngày 11/2/2020 của Bộ Chính trị về định hướng Chiến lược phát triển năng lượng quốc gia của Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2045.

* Đóng góp quan trọng cho mục tiêu Net Zero

Theo ông Nguyễn Văn Trường, chuyên gia thuộc Viện Năng lượng, việc sử dụng hydro xanh có thể giúp Việt Nam giảm khoảng 324,4 triệu tấn CO2 vào năm 2050, đóng góp quan trọng cho mục tiêu Net Zero lĩnh vực năng lượng. Tuy nhiên, do giới hạn về khả năng sản xuất, nên nếu chỉ sử dụng hydro xanh là không đủ, mà cần sử dụng kết hợp nhiều giải pháp khác trong các ngành kinh tế và năng lượng.

Nhận định hydro xanh là một trong những giải pháp quan trọng của Việt Nam trong chuyển dịch sang năng lượng tái tạo, kỹ sư Doãn Mạnh Dũng của Công ty cổ phần Tư vấn và Đầu tư vận tải biển Việt Nam (Vietnam Shipping), thành viên Hội Khoa học kỹ thuật và Kinh tế biển Thành phố Hồ Chí Minh nhấn mạnh, Việt Nam phù hợp với việc sử dụng công nghệ sản xuất động cơ đốt trong hiện có trên thế giới chạy bằng hydro lỏng chỉ thải ra nước. Mục tiêu này đáp ứng mức thải CO2 bằng 0 và sử dụng công nghệ sản xuất động cơ đốt trong hiện có trên thế giới.

Để giải quyết vấn đề cơ bản là sản xuất hydro lỏng với giá thành rẻ nhất, với góc độ là người nghiên cứu độc lập, kỹ sư Doãn Mạnh Dũng cho rằng dòng hải lưu ở miền Trung Việt Nam là nơi tập trung động năng dòng hải lưu nhiều nhất ở bờ Tây Thái Bình Dương với 6 đặc tính cơ bản cho khai thác công nghiệp: Gần bờ, vùng nước nông, hướng dòng khá ổn định theo hướng Bắc-Nam, tốc độ dòng hải lưu ở miền Trung Việt Nam là cao nhất ở bờ Tây Thái Bình Dương, độ rộng của dòng rất lớn (tại cửa sông Gianh đạt đến 20 km), độ dài dòng hải lưu đạt đến 1000 km từ Hòn La - Quảng Bình đến Mũi Né - Bình Thuận.

Theo tính toán của kỹ sư Doãn Mạnh Dũng, với 1m2 mặt biển trong các điều kiện ước tính trung bình độ sâu khai thác là 10 m, tốc độ dòng chảy 1m/s, nước ta có thể sản xuất 31,29 kg hydro lỏng và 15,6 kg oxy lỏng có giá trị tương đương 328 USD trong 1 giờ. Trong 1 ngày, nguồn thu tính trên 1m2 mặt nước biển là 7872 USD.

Kỹ sư Doãn Mạnh Dũng cho biết, về công nghệ, người Việt Nam đã phát minh ra công nghệ “Trống quay”. Công nghệ mới này khử được trọng lượng vật quay trong nước, đưa các thiết bị phát điện ra khỏi nước và quan trọng hơn có thể lấy tối đa động năng dòng chảy theo chiều sâu và cả chiều ngang. Nhà máy phát điện chỉ là khối bê tông nằm dưới đáy biển, các trống quay rất nhẹ và ít nguyên liệu được đưa xuống biển để nhận năng lượng.

Vì vậy, giá thành điện hải lưu chắc chắn sẽ rẻ hơn các loại hình phát điện hiện nay trên thế giới và hoàn toàn ảnh hưởng rất ít đến môi trường sống. Các thủy sinh vật hoàn toàn an toàn khi di chuyển qua hệ thống máy phát điện hải lưu.

Thế giới hiện nay đã có công nghệ mang tính thương mại thực hiện điện phân nước biển lấy hydro và đưa về trạng thái lỏng. Việc tìm ra nguồn tài nguyên dòng hải lưu ở miền Trung Việt Nam và công nghệ “trống quay” là nền tảng để tạo ra lượng điện năng lớn với giá thành rẻ. Chính giá thành rất rẻ và tạo ra nhiều điện năng là cơ sở để có thể sản xuất hydro lỏng theo giải pháp công nghiệp hiện đại.

Để xây dựng nền tảng phát triển năng lượng hydro xanh tại Việt Nam, các chuyên gia cho rằng Việt Nam cần xây dựng các chính sách, quy định, hướng dẫn cho phát triển hydro xanh; thực hiện các dự án thí điểm; xây dựng chính sách khuyến khích sản xuất, sử dụng hydro xanh; phát triển cơ sở hạ tầng và chuỗi cung ứng; xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật, hướng dẫn về an toàn trong sản xuất, lưu trữ và vận chuyển hydro. 

Các nhà đầu tư trong lĩnh vực công nghiệp, doanh nghiệp sản xuất cũng cần nghiên cứu, đưa năng lượng hydro xanh vào thay thế dần nguồn năng lượng hóa thạch hay khí tự nhiên trong kế hoạch tăng trưởng xanh, giảm phát thải khí nhà kính trong dài hạn./.