Bức tranh điện gió ngoài khơi: Triển vọng và những vấn đề đặt ra (Kỳ V)

Nhu cầu gia tăng đối với người mua/tiêu thụ (bao tiêu) điện gió ngoài khơi và phát triển các sản phẩm xanh như một động lực tăng trưởng

Hiện một số lĩnh vực công nghiệp khó loại bỏ carbon nhiều hơn so với các lĩnh vực khác, điều này cho thấy điện gió ngoài khơi là tác nhân chính trong việc hỗ trợ các nỗ lực hướng tới mục tiêu đầy thách thức này. Việc chiếm khoảng 1/4 mức tiêu thụ năng lượng của thế giới và 1/5 tổng lượng khí thải CO₂, các lĩnh vực “khó giảm bớt” bao gồm phương tiện vận tải hạng nặng, vận tải biển và hàng không cũng như các quy trình sản xuất công nghiệp, đặc biệt là sắt, thép, xi-măng, khai thác mỏ, sản xuất ammonia và phân bón đòi hỏi lượng điện và nhiệt rất lớn, khiến chúng phát thải rất nhiều khí thải.

Năng lượng tái tạo đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ carbon

Nhằm tìm kiếm giải pháp thay thế cho việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch trong các lĩnh vực này là rất quan trọng để thế giới đạt được các mục tiêu của Thỏa thuận Paris. Năng lượng tái tạo có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc loại bỏ carbon trong các lĩnh vực này, đặc biệt là trong bối cảnh chi phí đã giảm đáng kể trong vài năm qua và tiềm năng tiết kiệm chi phí hơn nữa nhờ tính kinh tế theo quy mô. Với các hoạt động quy hoạch lưới điện phù hợp hơn và các quy trình cấp phép, điện gió ngoài khơi có vị thế tốt để dẫn đầu trong vai trò này.

Hiện các phương án điện khí hóa trực tiếp là một phương án khả thi để giảm thiểu phát thải trong một số lĩnh vực, chẳng hạn như vận tải hành khách đường bộ thường không dễ dàng có sẵn cho những lĩnh vực khó giảm phát thải này. Yêu cầu về năng lượng cao, nhu cầu quy trình cụ thể và áp lực kinh tế đã tạo thêm những trở ngại mới. Đây là lúc hydro xanh green trở thành một lựa chọn thú vị để bổ sung cho quá trình điện khí hóa.

Vai trò của điện gió ngoài khơi trong sản xuất hydrogen

Hydrogen có thể được sản xuất theo nhiều quy trình công nghệ khác nhau với những tác động môi trường rất khác nhau. Trong khi bản thân hydrogen là một phân tử khí hoàn toàn trong suốt, màu sắc được sử dụng để phân loại hydrogen theo lượng khí thải CO₂ do quá trình sản xuất ra nó gây ra. Khi hydrogen được sản xuất thông qua quá trình điện phân nước sử dụng 100% hoặc gần 100% năng lượng tái tạo với lượng phát thải khí nhà kính GHG gần bằng 0 (nhỏ hơn hoặc bằng 1 kg CO₂e/kg H₂, lấy trung bình trong khoảng thời gian 12 tháng), đó là được gọi là hydro xanh green. Hiện ngày càng có nhiều đánh giá cao hydrogen xanh green là lựa chọn duy nhất phù hợp với lộ trình 1,5°C. Hydrogen xanh tái tạo GH₂ có thể được sử dụng làm chất khử trong sản xuất sắt thép trong sản xuất thép sơ cấp khi sử dụng máy thổi để ép oxygen qua sắt nóng chảy, do đó làm giảm hàm lượng carbon của nó trong khi sau đó chuyển nó thành thép, thay vì các chất loại bỏ gốc carbon như than cốc cũng như cũng có thể được sử dụng làm nguyên liệu cho lĩnh vực công nghiệp hóa chất hoặc sản xuất sắt thép.

Hydrogen xanh green được sản xuất bởi điện gió ngoài khơi có tiềm năng cung cấp lượng điện sạch lớn trong quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu. Mức độ sử dụng điện gió ngoài khơi để sản xuất hydrogen là một lựa chọn thực tế phụ thuộc vào một số yếu tố, bao gồm cả yếu tố địa phương và địa lý. Sản lượng điện gió ngoài khơi cao hơn và ổn định hơn so với cả điện gió trên bờ và mặt trời, điều này cho phép sản xuất ổn định hơn và gần đạt công suất tối đa (hệ số tải của máy điện phân cao hơn) khi máy điện phân được cung cấp bởi điện gió ngoài khơi thay vì các nguồn năng lượng tái tạo khác. Do đó, hệ số tải cao và ổn định do OSW cung cấp có thể hỗ trợ và thúc đẩy đáng kể chương trình nghị sự về hydrogen xanh green.

Tại một số quốc gia, trường hợp điện gió ngoài khơi sẽ phụ thuộc vào việc liệu có đủ nhu cầu ngày càng gia tăng từ những người mua/tiêu thụ điện hay không. Ở các quốc gia khác, việc xây dựng cơ sở công nghiệp cho trang trại điện gió ngoài khơi khởi đầu đã hoặc nên là một phần quan trọng trong đề xuất phát triển và công nghiệp rộng lớn hơn từ lĩnh vực năng lượng tái tạo. Hiện tiềm năng thực tế để cung cấp năng lượng cho các quy trình công nghiệp và các sản phẩm xanh có thể làm tăng cơ hội tiềm năng cho việc sử dụng năng lượng từ gió ngoài khơi có thể huy động được khoản vốn tài chính đầu tư, đồng thời cũng tạo ra sự phối hợp với việc sản xuất các thành phần chính cho lĩnh vực công nghiệp gió, tạo cơ hội cắt giảm hơn nữa dấu chân carbon bằng cách sử dụng sắt thép xanh.

Hiện CHLB Đức đang có những nỗ lực đáng kể theo hướng này thông qua chiến lược hydrogen quốc gia là một kế hoạch toàn diện cung cấp ngân sách và ưu đãi cũng như đầu tư đáng kể vào cơ sở hạ tầng để hỗ trợ vận chuyển, lưu trữ và phân phối hydrogen. Theo kế hoạch, một phần đáng kể sản lượng hydrogen được dự kiến sẽ đến từ điện gió ngoài khơi. Ví dụ như dự án AquaVentus đã tạo điều kiện khuôn khổ cho việc lắp đặt công suất phát điện hydrogen xanh green 10 GW công suất từ năng lượng gió ngoài khơi ở Biển Bắc và xây dựng cơ sở hạ tầng giao thông cần thiết. Sáng kiến này thu hút trên 100 doanh nghiệp và viện nghiên cứu tham gia dự án. CHLB Đức cũng đang tìm kiếm sự hợp tác chặt chẽ với Vương quốc Anh trong việc mở rộng sản xuất hydrogen xanh green và thiết lập thị trường hydrogen công nghiệp dựa trên mô hình thành công mà Vương quốc Anh đã sử dụng để phát triển lĩnh vực công nghiệp gió ngoài khơi với kế hoạch xuất khẩu sang thị trường EU.

Tiềm năng toàn cầu chuyển đổi gió thành hydrogen

Một số dự án chuyển đổi gió thành hydrogen ngoài khơi quy mô lớn đang được phát triển bên ngoài châu Âu, cho thấy mối quan tâm ngày càng tăng đối với phương pháp tiếp cận sáng tạo này đối với năng lượng tái tạo. Với việc giá năng lượng tái tạo giảm và tiến bộ công nghệ nhanh chóng, đây là thời điểm quan trọng để triển khai và phát triển phương tiện vận chuyển năng lượng này ở quy mô công nghiệp trên toàn thế giới. Tuy nhiên, đầu tư cơ sở hạ tầng và hỗ trợ chính sách là cần thiết nhằm khuyến khích sự tham gia của khu vực tư nhân, đặc biệt là ở các nước đang phát triển. Hiện nhiều nước đang phát triển có nguồn năng lượng tái tạo tốt có thể sản xuất hydrogen xanh green trong nước, tạo cơ hội công ăn việc làm mới và nền kinh tế, đồng thời giảm sự gián đoạn và biến động của nguồn cung nhiên liệu hóa thạch.

Tại những quốc gia khác, ví dụ như ở khu vực Đông Nam Á, các nước như Việt Nam hiện đang khám phá các dự án chuyển đổi năng lượng gió thành hydrogen ngoài khơi như xương sống tiềm năng của Chiến lược quốc gia về phát triển năng lượng hydrogen đã được phê duyệt vào đầu năm 2024, với các mục tiêu đầy tham vọng đã được đặt ra cho năm 2030. Nhìn rộng hơn, có những cơ hội đáng kể để gió ngoài khơi góp phần sản xuất hydrogen ở các thị trường mới nổi và các nước đang phát triển, với 39% tổng số dự án hydrogen sạch toàn cầu đang được phát triển ở khu vực Trung Đông, CH Ấn Độ , Trung Quốc và khu vực Mỹ Latinh.

Thúc đẩy sản xuất hydrogen: Cần chính sách hỗ trợ điện gió ngoài

Hiện nay, hydrogen xanh green đắt đỏ hơn hydrogen thông thường được sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch. Khoảng cách chi phí này là lý do chính khiến các dự án hydrogen xanh green đôi khi có thể được coi là không khả thi. Việc chuyển các nguồn tài nguyên tái tạo chất lượng cao sang đầu tư sản xuất hydrogen vẫn là một thách thức. Hiện mới chỉ có sáu dự án hydrogen tái tạo lớn có công suất trên 100 MW ở các thị trường mới nổi và các nước đang phát triển đã đi đến giai đoạn quyết định đầu tư FID cuối cùng. Sản lượng hydrogen xanh green toàn cầu hiện nay chỉ chiếm chưa đến 2% tổng sản lượng hydrogen. Đây là một công nghệ sử dụng nhiều vốn đầu tư, do vậy, việc sản xuất hydrogen xanh green là rất nhạy cảm với các điều kiện tài chính và hỗ trợ chính sách có thể giúp giảm thiểu sự rủi ro. Tuy nhiên, BNEF ước tính từ năm 2030 trở đi, việc sản xuất hydrogen xanh green ở một nhà máy mới có thể rẻ hơn tới 18% so với việc tiếp tục vận hành một nhà máy hydrogen xám grey hiện có ở 5 nền kinh tế lớn trên thế giới, bao gồm CH Brazil, Trung Quốc, CH Ấn Độ, CH Tây Ban Nha và Vương quốc Thụy Điển. Việc chi phí giá hydro xanh green thấp hơn sẽ xảy ra do hai yếu tố: Tính kinh tế theo quy mô và các chính sách hỗ trợ.

Kết luận và khuyến nghị: Hiện cần có hành động nhanh hơn để mở rộng quy mô công nghệ sản xuất và sử dụng hydrogen xanh green sử dụng máy điện phân để cắt giảm chi phí. Các dự án hydrgeno xanh green cần trở nên hấp dẫn về mặt thương mại thông qua các cơ hội tài chính và các biện pháp giảm thiểu rủi ro. Quy định và hỗ trợ của chính phủ các nước là điều cần thiết để tạo ra các khuôn khổ chính sách thuận lợi và tìm ra giải pháp cho phép thu hẹp khoảng cách tài chính đối với các dự án ban đầu. Môi trường chính sách toàn cầu về phát triển nền kinh tế hydrogen xanh green hiện đang được định hình bởi đạo luật Giảm thiểu lạm phát của Hoa Kỳ (IRA), nền tảng bao tiêu H2Global (CHLB Đức) và các chiến lược hydrogen quốc gia và khu vực khác ở Liên minh châu Âu EU, Các Tiểu vương quốc Ả rập thống nhất UAE và Australia. Điều quan trọng là tại một số nước đang phát triển, các dự án hydrogen xanh green có khả năng sản xuất một số hydrogen sạch với chi phí thấp nhất trên toàn thế giới nhờ vào nguồn năng lượng tái tạo dồi dào song cần phải có các khuôn khổ hỗ trợ phù hợp. Ngoài ra, đối với các chất dẫn xuất hydrogen như ammonia, methane, thép và nhiên liệu máy bay phản lực, giữa hydrogen sạch và hydrogen thông thường có sự chênh lệch chi phí thấp hơn song các mặt hàng này cũng có thể được vận chuyển một cách dễ dàng hơn.

Link nguồn:

https://www.connaissancedesenergies.org/sites/connaissancedesenergies.org/files/pdf-actualites/GOWR-2024_digital_final_2.pdf

Tuấn Hùng

Connaissance des Énergies