Ngày 08/6/2023 tại Hà Nội, Chương trình Phát triển Liên hợp quốc (UNDP) và Viện Năng lượng (IE) đã tổ chức Hội thảo “Đánh giá tổng thể việc sản xuất hydro xanh (GH2) từ các nguồn năng lượng mặt trời và năng lượng gió và các tiềm năng sử dụng hydro xanh ở Việt Nam”. Đây là Hội thảo cuối cùng được tổ chức nhằm công bố kết quả nghiên cứu đã thực hiện của dự án trên cơ sở tiếp thu những ý kiến góp ý tại Hội thảo lần 1 (ngày 22/9/2022) và lần 2 (ngày 23/02/2023). Hội thảo đã diễn ra thành công tốt đẹp, các kết quả nghiên cứu được các bên tham gia Hội thảo (đại diện cơ quan Chính phủ, các chuyên gia trong nước, quốc tế, các nhà nghiên cứu từ các học viện, đại học, đại diện doanh nghiệp,…) đánh giá cao.
Các đại biểu dự Hội thảo chụp ảnh lưu niệm
Nhu cầu GH2 của Việt Nam nhằm hiện thực hóa quá trình chuyển dịch năng lượng sang loại nhiên liệu không/phát thải khí nhà kính (KNK) thấp là xu thế tất yếu để đáp ứng mục tiêu phát thải ròng bằng “0” vào năm 2050. Xu thế ứng dụng và phát triển công nghệ hydro trên toàn thế giới đang diễn ra mạnh mẽ với nhiều quốc gia đã và đang xây dựng những chính sách hỗ trợ để phát triển công nghệ, tiến tới làm chủ chuỗi giá trị hydro trên phạm vi toàn cầu như Canada, Chile, Đức, Nhật Bản, Hàn Quốc, Úc, Mỹ… Dự án “Đánh giá tổng thể việc sản xuất hydro xanh từ các nguồn năng lượng mặt trời và năng lượng gió và các tiềm năng sử dụng hydro xanh ở Việt Nam” được thực hiện với mục tiêu hỗ trợ cho các cơ quan quản lý Nhà nước, nhà đầu tư, các tổ chức trung gian, nhà tài trợ, chuyên gia … có thêm được góc nhìn tổng thể về vai trò của hydro xanh (GH2), amoniac xanh trong quá trình chuyển đổi năng lượng của Việt Nam. Từ đó xây dựng và thực thi các cơ chế, chính sách hỗ trợ phát triển sản xuất GH2 và đẩy nhanh quá trình chuyển đổi năng lượng sạch ở Việt Nam. Kết quả của dự án này sẽ là bước khởi đầu cho nhiều nghiên cứu, hợp tác tiếp theo giữa UNDP và các đối tác trong nước về vấn đề này, trong đó có Viện Năng lượng.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, Đảng và Nhà nước ta đã nhận diện được vai trò, vị trí của H2 trong xu hướng phát triển nền kinh tế bền vững, giảm phát thải các-bon trên thế giới và đối với Việt Nam qua việc ban hành các chủ trương, chính sách tại Nghị quyết 55-NQ/TW, Quyết định số 38/2020/QĐ-TTg, Quyết định 896/QĐ-TTg, Quyết định 876/QĐ-TTg, Quyết định 882/QĐ-TTg, QĐ 888/QĐ-TTg, Quy hoạch điện VIII, Quy hoạch tổng thể về năng lượng quốc gia, cam kết của Việt Nam tại Hội nghị COP26 …. Đây là yếu tố quan trọng để thu hút các nhà đầu tư trong và ngoài nước vào lĩnh vực này, là tiền đề để xây dựng và hoàn tiện hệ thống cơ sở pháp lý để phát triển nền kinh tế hydro các-bon thấp. Hiện nay, việc sản xuất và sử dụng GH2 và dẫn xuất GH2 trong các lĩnh vực khác như giao thông, công nghiệp năng lượng, nhiệt…. hầu như chưa được phát triển và GH2 sản xuất từ nguồn năng lượng tái tạo (NLTT) chưa xuất hiện tại Việt Nam. Nguyên nhân chính là công nghệ sản xuất, giá thành chưa thể cạnh tranh về hiệu quả kinh tế với H2 truyền thống, cũng như chưa có nhu cầu bắt buộc đối với năng lượng hydro các-bon thấp.
Căn cứ trên thực trạng và cơ cấu kinh tế của Việt Nam và đánh giá từ thang Liebreich Associates, nhóm nghiên cứu đã lựa chọn các ngành ưu tiên sử dụng GH2 tại Việt Nam để phân tích bao gồm các ngành có phát thải KNK lớn nhưng rất khó áp dụng các biện pháp giảm thiểu, hoặc vốn sử dụng nhiên liệu hydro xám hoặc nhiên liệu hóa thạch và có thể hưởng lợi từ GH2 như: (i) Công nghiệp: lọc hóa dầu, phân bón, thép và xi măng; (ii) Giao thông vận tải: vận tải đường bộ (xe khách, xe tải), vận tải đường sắt, vận tải biển và hàng không); (iii) Điện: nguồn linh hoạt, lưu trữ, sản xuất điện tại chỗ, phát trực tiếp lên lưới. Bên cạnh đó, xuất khẩu hydro cũng là một thị trường tiềm năng của Việt Nam trong tương lai. Dự báo nhu cầu hydro và NH3 cho các ngành kinh tế Việt Nam đến năm 2050 khoảng 40,7 triệu tấn/ năm.
Nghiên cứu cũng đã trình bày và đánh giá tổng quan về hiện trạng chuỗi giá trị GH2 tại Việt Nam thông qua quá trình sản xuất, sử dụng, lưu trữ và hạ tầng phân phối hydro cũng như tiềm năng NLTT và xu hướng chuyển dịch năng lượng tại Việt Nam. Qua đó cho thấy, Việt Nam có nguồn NLTT dồi dào, có khả năng phát triển các cơ sở sản xuất hydro lớn ở tại 2 vùng Duyên hải Nam Trung Bộ và Tây Nam Bộ.
Công nghệ điện phân sử dụng màng trao đổi proton (PEM electrolysis) được lựa chọn làm giả thiết đầu vào cho việc phân tích đánh giá tiềm năng sản xuất GH2 của Việt Nam trong nghiên cứu này do điện phân PEM đang phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây, tiết kiệm chi phí hơn cùng những ưu điểm khác. Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng đã đưa ra các giả thiết để tính toán, phân tích và tổng hợp tình hình phát triển của thế giới và đưa ra một số kết quả nghiên cứu.
Một trong những nội dung của nghiên cứu là xem xét khả năng sản xuất GH2 từ lượng điện bị cắt giảm từ các nguồn điện NLTT (do yêu cầu vận hành lưới điện). Kết quả cho thấy sản lượng hydro xanh sản xuất được từ nguồn điện NLTT cắt giảm rất thấp. Việc thu thập và cung cấp điện năng cho vị trí nhà máy điện cũng là một thách thức và tốn kém. Vì vậy, kết quả nghiên cứu không khuyến nghị sử dụng điện từ nguồn điện lưới quốc gia cắt giảm công suất để sản xuất GH2.
Tiềm năng NLTT tại vùng Nam Trung Bộ và Tây Nam Bộ rất lớn, là cơ sở để sản xuất GH2 cung cấp cho các ngành kinh tế và công nghiệp trong vùng và vùng lân cận – sau khi trừ đi tổng công suất sử dụng cho phát điện trong Quy hoạch điện VIII đến năm 2050. Tuy nhiên, cần lưu ý những điều kiện cần thiết để phát triển tại Việt Nam như công nghệ điện phân và công nghệ NLTT phát triển thương mại, quy mô lớn và giá thành thấp hơn nhiều so với hiện nay; diện tích đất đủ để phát triển các dự án NLTT và bố trí các máy điện phân, đường ống và thiết bị/kho lưu chứa H2; nhu cầu nước cho các bộ điện phân (khoảng 9 kg nước/ 1 kg H2); nguồn cung cấp điện ổn định giá thành rẻ (yêu cầu khoảng 55kWh/kgH2 cho điện phân) thường là từ nguồn NLTT có hệ thống pin tích năng; hệ thống quy định pháp luật về an toàn môi trường cần xây dựng và hoàn thiện; chuẩn bị nguồn nhân lực phải đảm bảo Việt Nam chủ động trong thiết kế, vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng các thiết bị và ứng phó được với các sự cố.
Bên cạnh đó, dự án cũng tính toán và dự báo lượng phát thải CO2 khi áp dụng GH2 trong các kịch bản tính toán khác nhau. Dự báo đến năm 2030 giảm phát thải khoảng 3,9 triệu tấn CO2 tương ứng khoảng 0,6% so với mức phát thải cơ sở trong Chiến lược Quốc gia về Biến đổi khí hậu (NSCC). Năm 2050, giảm phát thải khoảng 360,5 triệu tấn CO2, tương ứng khoảng 29,8% so với phát thải cơ sở trong NSCC. Với kịch bản sử dụng GH2, ngành năng lượng có thể góp phần giảm phát thải khoảng 174,6 triệu tấn CO2, còn ngành giao thông vận tải và ngành sản xuất, xây dựng (xi măng, thép, phân bón) có thể góp phần giảm phát thải khoảng 82,9 và 102,9 triệu tấn CO2 vào năm 2050.
Chi phí sản xuất hydro quy dẫn (LCOH) trong 3 kịch bản giả định để tính toán, thì kịch bản 02 (Nhà máy điện phân sử dụng điện NLTT từ một đơn vị cung cấp điện NLTT), có hệ số sử dụng máy điện phân cao nhất, lượng GH2 sản xuất được cao nhất và chi phí hydro quy dẫn thấp nhất trong 03 kịch bản. Ở kịch bản này, chi phí sản xuất GH2 cao nhất vào năm 2020 là 5,92 USD/kg GH2 và mức thấp nhất là 1,49 USD/kg vào năm 2050 khi mà chi phí đầu tư ban đầu của các loại hình công nghệ đã giảm mạnh. Kết quả tính toán cho thấy, chi phí sản xuất GH2 khá tương đồng với chi phí sản xuất GH2 bằng công nghệ điện phân hiện nay của một số nước trên thế giới, nằm trong dải từ 7,7USD-18,2USD/kg GH2 (IEA, 2019 và Global CCS Institute, 2021).
Nghiên cứu chỉ ra rằng các thách thức chính là chi phí sản xuất và phân phối GH2 cao, hiệu suất chuyển hóa nhiên liệu của GH2 thấp, nguồn điện cung cấp cho sản xuất GH2 cần ổn định, nên tốt nhất sản xuất GH2 chỉ nên ở những địa điểm thuận lợi có tiềm năng nguồn điện tái tạo tại chỗ cao, H2 được sản xuất ra có thể được cung cấp trực tiếp cho hộ tiêu dùng công nghiệp địa phương để hạn chế chi phí lưu giữ và vận chuyển. Trường hợp GH2 trong nước có chi phí sản xuất cao và không đáp ứng đủ nhu cầu, việc nhập khẩu nguồn nhiên liệu này có thể được xem xét, do chuỗi giá trị toàn cầu sẽ phát triển và nguồn cung tương đối rẻ dự kiến sẽ đến từ các quốc gia có chi phí NLTT thấp nhất. Việc cải tạo, nâng cấp và trang bị thêm cho các nhà máy nhiệt điện khí sử dụng GH2 trộn vào LNG (hơn 10-15%) đòi hỏi chi phí tăng thêm đắt tiền. Vì vậy, sử dụng hydro cho sản xuất nhiệt điện trong tương lai cần được xem xét kỹ lưỡng, chỉ khả thi khi giá thành bằng hoặc thấp hơn giá than và LNG. Cần ưu tiên sử dụng điện mặt trời và điện gió trực tiếp phát lên lưới điện, kết hợp với hệ thống truyền tải và phân phối có hệ thống lưu trữ tăng cường hơn (thủy điện tích năng, BESS, syncondenser).
Với mục tiêu giảm phát thải ròng về “0” vào năm 2050 đã được Việt Nam cam kết, các giải pháp chuyển đổi sang năng lượng phát thải thấp như GH2 cần được phát triển và khai thác hiệu quả hơn về dài hạn. Tuy nhiên, điểm bắt đầu của Việt Nam về nguồn lực kinh tế, con người và tiềm lực khoa học công nghệ trong lĩnh vực năng lượng này còn nhiều hạn chế. Do đó, để phát triển GH2, Việt Nam cần sớm bắt nhịp với xu hướng phát triển của nền kinh tế hydro đang hình thành trên thế giới. Việc xác định các mục tiêu, nhiệm vụ, giải pháp về phát triển GH2 và kế hoạch triển khai thực hiện có vai trò, vị trí rất quan trọng và có thể sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến tính hiệu quả, đồng bộ, thống nhất trong quá trình phát triển. Bên cạnh đó, để nền kinh tế hydro phát triển và hoàn thiện chuỗi giá trị tại Việt Nam, việc nhận diện thứ tự ưu tiên, thiết lập mục tiêu và lộ trình phát triển trong mỗi giai đoạn là yêu cầu tiên quyết cùng với việc kiện toàn các chính sách phù hợp là cần thiết để tạo điều kiện và khuyến khích sự phát triển năng lượng hydro các bon thấp tại Việt Nam, đặc biệt là cho các lĩnh vực tiềm năng. Trong tương lai gần, ưu tiên các lĩnh vực nếu có điều kiện thuận lợi hiện có như dầu khí, hóa chất, phân bón, giao thông vận tải có thể giảm phát thải KNK ngay với cơ sở hạ tầng hiện có. Có thể chỉ cần lắp đặt thêm hệ thống thu hồi và lưu trữ CO2 để chuyển đổi thành GH2 mà không cần đầu tư nhiều vào công nghệ mới và thiết bị chuyển đổi đắt tiền.
GH2 là yếu tố tiềm năng quan trọng góp phần đạt được mục tiêu phát thải ròng bằng “0” của Việt Nam nhưng do giới hạn về khả năng sản xuất/ hạ tầng cung cấp nên nếu chỉ sử dụng GH2 để giảm phát thải là không đủ cần sử dụng kết hợp thêm nhiều giải pháp khác trong các ngành kinh tế và năng lượng. Đồng thời Việt Nam cũng cần chuẩn bị nguồn lực tài chính và con người để có thể phát triển, sản xuất và sử dụng được nguồn năng lượng mới phát thải thấp như GH2.
Nhóm nghiên cứu Phòng Môi trường và Phát triển bền vững, Viện Năng lượng
