Làm thế nào để Việt Nam có 20 triệu tấn hydrogen xanh vào năm 2050?

4 giờ trướcBài gốc

Trong hành trình hướng tới mục tiêu phát thải ròng bằng “0” (Net-Zero) vào năm 2050, hydrogen xanh, tức loại hydrogen được sản xuất bằng phương pháp điện phân nước tinh khiết sử dụng nguồn điện tái tạo, đang được kỳ vọng như một giải pháp năng lượng tương lai. Hưởng ứng xu thế này, Chính phủ Việt Nam đã ban hành Quyết định 165/QĐ-TTg, ngày 7/2/2024 “Phê duyệt chiến lược phát triển năng lượng hydrogen của Việt Nam đến 2030, tầm nhìn đến 2050”. Theo đó, Việt Nam đặt ra mục tiêu đầy tham vọng là sản xuất 20 triệu tấn hydrogen xanh mỗi năm vào năm 2050.

Cũng cần chú ý rằng, trước đó vào ngày 26/7/2023, Chính phủ đã ban hành số 893/QĐ-TTg “Phê duyệt quy hoạch tổng thể về năng lượng quốc gia thời kỳ 2021-2030, tầm nhìn đến 2050”. Theo quyết định này, mục tiêu sản lượng hydrogen xanh của Việt Nam vào năm 2050 là 30 triệu tấn!

Tuy nhiên, để hiện thực hóa mục tiêu này không chỉ cần quyết tâm chính trị, mà còn đòi hỏi những điều kiện hạ tầng, kỹ thuật và tài chính vô cùng to lớn. Bài viết này nhằm phân tích một cách chi tiết các yếu tố nền tảng liên quan như: lượng điện năng cần thiết, quy mô hệ thống năng lượng tái tạo, yêu cầu về nguồn nước siêu sạch, chi phí đầu tư, và hiệu suất chuyển đổi năng lượng của toàn chuỗi hydrogen.

Để phù hợp với điều kiện tự nhiên của Việt nam, trong các tính toán chúng tôi dựa trên giả định rằng lượng hydrogen xanh sẽ được sản xuất bằng phương pháp điện phân nước sử dụng điện tái tạo, trong đó 50% điện gió ngoài khơi và 50% điện mặt trời.

Mục tiêu của bài viết không phải là phản bác hay cổ vũ cho hydrogen xanh, mà là đưa ra một bức tranh định lượng rõ ràng, chân thực, để có thể giúp các nhà hoạch định chính sách, giới đầu tư và cộng đồng có cái nhìn thực tế hơn về lộ trình này.

Nhu cầu điện năng

Ta sẽ bắt đầu bằng việc tính điện năng cần thiết để sản xuất 01 kg hydro:

(Nguồn tham khảo: Wikipedia, IEA (2019), The Future of Hydrogen - Seizing Today’s Opportunities)

Phân tích hiệu suất năng lượng trong sản xuất và sử dụng hydrogen

Biết rằng mỗi kWh tương đương 3,6 MJ, theo bảng trên, ta tính được năng lượng để sản xuất một kg hydrogen lỏng là khoảng:

65 kWh × 3,6 MJ/kWh = 234 MJ

Trong khi đó, nhiệt trị của hydrogen khoảng 120 MJ/kg. Như vậy, năng lượng đầu vào để tạo ra 1 kg hydrogen lỏng cao hơn khoảng:

234 MJ / 120 MJ = 1,95 xấp xỉ 2 lần so với năng lượng mà nó có thể sinh ra.

Nếu sử dụng hydrogen để phát điện với hiệu suất trung bình của máy phát điện là khoảng 50%, thì mỗi kg hydrogen chỉ tạo ra khoảng:

120 MJ × 50% = 60 MJ, tương đương 60 MJ / 3,6 MJ/kWh = 16,7 kWh điện

Nói cách khác, ta đã sử dụng 65 kWh điện để cuối cùng thu được 16,7 kWh điện, tương đương hiệu suất chỉ vào khoảng 16,7 / 65 = 26%. Đây là một quá trình hiệu suất năng lượng rất thấp, trong khi nếu sử dụng điện này cho xe điện với pin lithium, hiệu suất sử dụng điện sẽ đạt 80 - 90%.

Tổng năng lượng điện cần thiết để có 20 triệu tấn hydrogen

Trước hết ta đổi 20 triệu tấn = 20.000.000.000 kg hydrogen

Tính được lượng điện cần thiết:

20.000.000.000 kg × 65 kWh/kg = 1.300.000.000.000 kWh = 1.300 tỷ kWh/năm

Chú ý rằng, lượng điện năng này gấp 4,2 lần tổng sản lượng điện 2024 (308 tỷ kWh) và xấp xỉ tổng sản lượng điện của Việt Nam 2050 theo dự báo trong Quy hoạch điện VIII điều chỉnh (Xem Quy hoạch điện VIII điều chỉnh). Nói như thế nghĩa là, lúc đó toàn bộ điện năng quốc gia chỉ dùng làm một việc duy nhất là sản xuất hydrogen xanh?

Những người ủng hộ cho chương trình hydrogen xanh có thể biện minh rằng, điện để sản xuất 2 triệu tấn hydrogen xanh này không nằm trong Quy hoạch điện VIII mà sẽ do các chương trình hydrogen tự lo. Không sao, ta sẽ tính tiếp quy mô của công trình điện tái tạo với giả định 50% điện Mặt Trời và 50% điện gió ngoài khơi.

Điện gió ngoài khơi

Nhu cầu điện: 650 tỷ kWh/năm, tức 1,78 tỷ kWh/ngày hay 1.780.000MWh/ngày

Giả sử chọn loại tuabin có công suất 15 MW, hệ số công suất là 0,5 (chú ý: Do gió ở ngoài khơi tốt hơn. Trường hợp trên đất liền hệ số công suất khoảng 0,3 -0,4). Ta tính được:

- Điện năng do mỗi tuabin tạo ra: 15 MW × 24h × 0,5 = 180 MWh/ngày
- Tính được số tuabin: 1.780.000 MWh / (180 MWh/tuabin) = 9.890 tua bin
- Diện tích biển cần: 1 km²/tuabin tính được tổng diện tích biển cần lắp đặt là 9.890 km² (Nguồn: Global Wind Atlas, IRENA)

- Chi phí đầu tư: 15 MW × 9.890 tuabin × 4 triệu USD/MW = 593,4 tỷ USD
(Nguồn: IRENA, Renewable Power Generation Costs in 2023)

Điện mặt trời

Nhu cầu điện: 650 tỷ kWh/năm tức 1,78 tỷ kWh/ngày hay 1.780.000MWh/ngày

Biết hệ số công suất trung bình của điện mặt trời ở Việt Nam khoảng 20%, như vậy, mỗi MWp tạo ra lượng điện: 1MWp × 24h × 0.2 = 4,8 MWh/ngày (Chú ý: MWp là đơn vị đo công suất của tấm pin Mặt Trời). Ta tính được:

- Tổng công suất lắp đặt: 1.780.000 MWh / (4,8 MWh/MWp) = 371.000 MWp

- Diện tích lắp đặt: Vói cường độ bức xạ trung bình ở Việt Nam, mỗi MWp cần 7.500 m2,, tính được tổng diện tích lắp đặt là: 7.500m²/MWp × 371.000 MWp = 2.782.500.000m2 = 2.782,5 km².

Con số này tương đương diện tích của tỉnh Bình Dương cũ (2.694 km2) hoặc Tiền Giang cũ (2.510 km2) hoặc tương đương tổng diện tích của ba tỉnh Ninh Bình, Nam Định, Bắc Ninh cũ

- Chi phí đầu tư: 371.000 MWp × 0,5 triệu USD/MWp = 185,5 tỷ USD

Nước tinh khiết

Công thức hóa học của nước là H2O, nghĩa là trong 18 kg nước thì có 2 kg hydrogen, như vậy, muốn thu được 01 kg hydro cần có ít nhất 9 kg nước siêu sạch với tiêu chuẩn tương đương với nước cất sử dụng trong y tế. Ta dễ dàng tính được, để có 20 triệu tấn hydro cần có ít nhất 180 triệu tấn tức 180 triệu m3 nước siêu sạch.

Ta cũng dễ dàng tính được lượng nước này lớn gấp khoảng 18 lần lượng nước của Hồ Tây (10 triệu m3), một lượng nước khổng lồ

Trong trường hợp này ta đã chưa tính năng lượng để xử lý 180 triệu m3 nước tự nhiên thành nước đủ điều kiện để điện phân và cũng chưa tính kinh phí cho hạng mục này.

Tổng đầu tư hệ thống thiết bị điện phân, thiết bị nén hóa lỏng và logistics

Vì trên thế giới chưa có công trình hydrogen xanh nào có công suất lớn đến 2.000.000 tấn/năm nên chúng tôi ước tính dựa theo dự án SPIC ở Hắc Long Giang, Trung Quốc đã vận hành. Theo đó:

+ Sản lượng: 164.000 tấn/năm

+ Tổng đầu tư: 5,85 tỷ USD

Tính ra chi phí đầu tư cho 01 tấn hydrogen là 35.670 USD

(Nguồn: Hydrogen Central-SPIC China; https://hydrogen-central.com/china-spic-plans-5-9-billion-investment-turning-green-hydrogen-into-fuel/)

Vậy tính được, tổng đầu tư cho hệ thống thiết bị điện phân, thiết bị nén hóa lỏng và logistics là:

20.000.000 tấn/năm × 35.670 USD/tấn/năm = khoảng 713,4 tỷ USD = 713 tỷ USD

Tổng đầu tư ước tính để sản xuất 20 triệu tấn hydrogen xanh mỗi năm là khoảng 779 + 713 = 1.492 tỷ USD. Kinh phí này gấp khoảng 3,5 lần GDP của Việt Nam 2024, tương đương GDP hiện nay của Indonesia và khoảng 75% GDP dự báo của Việt Nam vào năm 2050 (Khoảng 2.000 tỷ USD), (Nguồn World Bank)

Tổng đầu tư cho toàn chuỗi (Ước tính)

Như vậy, nếu muốn đạt mục tiêu sản xuất 20 triệu tấn hydrogen xanh mỗi năm vào năm 2050, Việt Nam sẽ cần:

- Khoảng 1.300 tỷ kWh điện mỗi năm, tức gấp hơn 4 lần tổng sản lượng điện toàn quốc năm 2024 (308 tỷ kWh), và gần bằng tổng sản lượng điện dự báo năm 2050.

- Gần 10.000 tuabin gió ngoài khơi với tổng diện tích lắp đặt khoảng 10.000 km² mặt biển, tương đương toàn bộ vùng biển gần bờ của nhiều tỉnh duyên hải.

- Hệ thống điện mặt trời công suất khoảng 371.000 MWp, cần diện tích lắp đặt khoảng 2.782 km², tương đương diện tích của một tỉnh trung bình như Bình Dương cũ.

- Ít nhất 180 triệu m³ nước siêu sạch (tương đương 18 lần lượng nước Hồ Tây), chưa kể chi phí và năng lượng để xử lý nước đạt chuẩn cho điện phân.

- Tổng chi phí đầu tư ước tính khoảng 1.492,5 tỷ USD, cao gấp 3,5 lần GDP Việt Nam năm 2024, và chiếm tới 75% GDP dự báo năm 2050 với điều kiện mức tăng trưởng khoảng 6% liên tục trong khoảng 2025 -2050.

Quan trọng hơn, nếu sử dụng hydrogen phát điện, hiệu suất chuyển đổi năng lượng từ điện hydrogen điện chỉ đạt khoảng 26%, nghĩa là 3 kWh điện đầu vào chỉ thu được chưa đầy 1 kWh điện đầu ra. Đây có thể xem là một trong những quá trình chuyển đổi năng lượng kém hiệu quả nhất còn tồn tại trong thế kỷ 21. Điều này cũng lý giải tại sao hiện nay, chỉ có chưa đến 1%, tức chưa đến 1 triệu tấn trong tổng số khoảng 100 triệu tấn hydrogen sản xuất mỗi năm trên toàn cầu là hydrogen xanh, tức được sản xuất bằng phương pháp điện phân nước.

Với tất cả những con số trên, chúng ta có quyền đặt câu hỏi, liệu đây là một mục tiêu khả thi hay chỉ là một hoài bão. Cá nhân người viết cho rằng, đầu tư cho hydrogen xanh có thể phù hợp ở quy mô thí điểm hoặc lĩnh vực chuyên biệt (như luyện kim hay lọc dầu). Tuy nhiên, chính lĩnh vực này cũng cần được cân nhắc thấu đáo trước khi nhân rộng.

Một chiến lược năng lượng quốc gia cần đặt trên nền tảng hiệu quả, tiết kiệm và công bằng. Hydrogen xanh không phải là “chiếc đũa thần” giải cứu thế giới khỏi khí nhà kính, càng không nên trở thành biểu tượng chính trị hay công cụ thu hút đầu tư bất chấp thực tiễn. Là một nước nghèo, sự tỉnh táo và minh bạch trong hoạch định mới là điều cần nhất lúc này cho Việt Nam.

Bạn đọc có thể xem thêm:
[1]. Hydro Xanh, Wkipedia
[2]. Lê Hải Hưng, “Nền kinh tế hydro - Hiện thực hay giấc mơ”, VietnamNet, 24/03/25
[3]. Lê Hải Hưng: “Dự án hydro xanh Bến Tre – Hãy chọn dừa hay Hydro”, Tạp chí doanh nghiệp và kinh tế xanh, 04/4/2025
[4]. nguoiquansat.vn, “Loạt nhà đầu tư lớn bỏ rơi, siêu dự án hydro xanh trọng điểm quốc gia trị giá 253.000 tỷ đồng đối mặt nguy cơ ‘đắp chiếu’”, 08/7/2025
[5]. James Morris: “Why Hydrogen Will Never Be The Future Of Electric Cars ” (Tạm dịch: Tại sao hydro sẽ không bao giờ là tương lai của ô tô điện), www.forbes.com, Jul 04, 2020, 07
[6]. Merien ten Houten: “The false promise of hydroge: Why the “green” ecnomy is still grey”, (Tạm dịch: Lời hứa sai lầm về hydro: Tại sao nền kinh tế hydro
xanh vẫn còn mơ hồ), Ioplus.nl, Deccember 7,2024

TS. Lê Hải Hưng, ĐHBK Hà Nội

Nguồn VietnamNet : https://vietnamnet.vn/lam-the-nao-de-viet-nam-co-20-tan-hydrogen-xanh-vao-nam-2050-2429532.html