Sản xuất điện từ nước, Việt Nam cần làm gì để đạt mục tiêu năng lượng xanh?

3 giờ trướcBài gốc

Công nghệ biến nước thành điện - năng lượng hydrogen

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 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".

Thực hiện mục tiêu 20 triệu tấn hydrogen vào năm 2050 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.

Tại Quyết định số 165, Việt Nam phấn đấu công suất sản xuất hydrogen từ quá trình sử dụng năng lượng tái tạo và các quá trình khác có thu giữ carbon đạt khoảng 100 - 500 nghìn tấn/năm vào năm 2030, và tăng lên 10 - 20 triệu tấn vào năm 2050. Đây là nguồn năng lượng xanh, sạch, đóng góp quan trọng vào mục tiêu phát thải ròng bằng "0" của đất nước.

Chiến lược nêu rõ, mục tiêu tổng quát nhằm phát triển hệ sinh thái năng lượng hydrogen của Việt Nam dựa trên năng lượng tái tạo, bao gồm sản xuất, lưu trữ, vận chuyển, phân phối, sử dụng trong nước và xuất khẩu với hạ tầng đồng bộ, hiện đại để góp phần đảm bảo an ninh năng lượng, thực hiện mục tiêu quốc gia về biến đổi khí hậu, tăng trưởng xanh và mục tiêu phát thải ròng bằng "0" vào năm 2050 theo lộ trình và cam kết của Việt Nam trong chuyển đổi năng lượng bền vững, công bằng, công lý.

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. Theo TS Lê Hải Hưng, Đại học Bách khoa Hà Nội, đây là quyết tâm lớn của Việt Nam trong thực hiện lộ trình phát thải ròng bằng 0, để thực hiện cần có những tính toán chi tiết về hiệu quả, tính khả thi trong sự cân đối với các nguồn năng lượng khác.

TS Lê Hải Hưng tính toán, theo lý thuyết, để sản xuất 1 kg hydro chúng ta sẽ cần:

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 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 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 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%", TS Hưng phân tích.

TS Hưng cho biết, ngoài ra, công thức hóa học của nước là H2O, nghĩa là trong 18 kg nước thì có 2 kg hydrogen, như vậy, muốn thu được 1 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

PGS.TS Vũ Thanh Ca, giảng viên cao cấp, Đại học Tài nguyên và Môi trường nhận định, nếu hiệu suất phát điện bằng hydro xanh (điện phân nước, đốt hydro phát điện) là 26%, chưa kể các chi phí khác thì chi phí để sản xuất điện từ nước là rất cao.

Với hiệu suất này, 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.

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.

Điện phân nước thành điện cần được tính toán thận trọng

"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", PGS.TS Vũ Thanh Ca, giảng viên cao cấp, Đại học Tài nguyên và Môi trường nhận định.

Chuyên gia 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.

Hydrogen được coi là nguồn năng lượng mới đang được một số nước phát triển trên thế giới nghiên cứu (chủ yếu ở mức thử nghiệm) nên chưa có nhiều ứng dụng mới (sản xuất điện, giao thông vận tải, thương mại, dân dụng...) tại Việt Nam. Hiện nay, hầu hết nhu cầu sử dụng hydrogen trong nước vẫn từ các nhà máy sản xuất phân đạm, Nhà máy Lọc dầu Dung Quất và Liên hợp Lọc hóa dầu Nghi Sơn từ nguồn sản xuất hydrogen trực tiếp của các nhà máy.

Ngoài ra, có một lượng rất nhỏ hydrogen cũng được sử dụng tại các nhà máy sản xuất thép, kính nổi, điện tử và thực phẩm (chiếm khoảng 0,5% tổng nhu cầu hydrogen trong nước). Hiện nay, các doanh nghiệp đang bước đầu triển khai nghiên cứu chuyển đổi nhiên liệu của các nhà máy nhiệt điện than, khí; các quá trình luyện thép; sản xuất đạm; giao thông vận tải sang sử dụng hydrogen, amoniac và các dẫn xuất của hydrogen.

Hiện nay, hydrogen vẫn chưa có nhiều ứng dụng rộng rãi, nên hệ thống tồn chứa, vận chuyển và phân phối hydrogen tại Việt Nam chưa phát triển. Hầu hết, hydrogen được sản xuất và sử dụng trực tiếp tại chỗ trong các nhà máy lọc dầu, nhà máy đạm (được vận chuyển thông qua đường ống nội bộ, không qua quá trình lưu trữ). Chỉ một lượng rất nhỏ nhu cầu hydrogen cho các ngành công nghiệp (thép, xi măng, các phòng thí nghiệm...) được lưu trữ dưới dạng khí nén, hoặc dạng lỏng trong các bình chịu áp suất và được vận chuyển từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ bằng xe tải.

Tuy nhiên, để chuẩn bị sẵn sàng cho việc phát triển lĩnh vực hydrogen trong tương lai, các bộ, ngành, doanh nghiệp cũng đang triển khai nghiên cứu một số giải pháp tồn trữ, vận chuyển và phân phối hydrogen như nghiên cứu, xây dựng các quy định kỹ thuật về an toàn trong sản xuất, chiết nạp và lưu trữ hydrogen.

Nghiên cứu xây dựng quy trình phối trộn, vận chuyển và phân phối hydrogen xanh với khí thiên nhiên trên cơ sở hạ tầng đường ống, công trình khí sẵn có. Nghiên cứu triển khai dự án thử nghiệm quy mô nhỏ để sản xuất, cung cấp hydrogen xanh cho các khách hàng công nghiệp. Nghiên cứu đầu tư thí điểm trạm tiếp nhiên liệu hydrogen.

Nghiên cứu thực hiện dự án nhà máy sản xuất thiết bị tồn chứa, vận chuyển, lưu trữ, phân phối hydrogen và các thiết bị phụ trợ...

Tô Hội

Nguồn SK&ĐS : https://suckhoedoisong.vn/san-xuat-dien-tu-nuoc-viet-nam-can-lam-gi-de-dat-muc-tieu-nang-luong-xanh-169250812152603014.htm