Từ việc điều chỉnh Quy hoạch điện VIII đến việc bắt kịp trào lưu với thế giới

Điều này thể hiện tầm nhìn của chính phủ trong xu thế năng lượng mà thế giới đang ngày càng theo đuổi là ‘Power to X’. Chúng ta hãy tìm hiểu Power to X và tiềm năng to lớn của Việt Nam.

Thế giới giải bài toán cho năng lượng tái tạo dư thừa

Từ khi thành lập năm 1973, một mục tiêu cốt lõi của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) là điều phối các phản ứng toàn cầu trước các cuộc khủng hoảng năng lượng. Trong bối cảnh khủng hoảng khí hậu ngày càng trầm trọng, các kịch bản của Báo cáo Triển vọng Năng lượng Thế giới (WEO) do IEA công bố đã trở thành tiêu chuẩn cho các dự báo năng lượng toàn cầu, đặc biệt là kịch bản "Phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050" (Net-Zero Emissions by 2050 – NZE) được giới thiệu lần đầu vào năm 2021. Đây là một phần trong sứ mệnh hỗ trợ các quốc gia đảm bảo nguồn năng lượng bền vững và an toàn cho mọi người.

Nghiên cứu mới từ Đại học LUT đã phân tích các dự báo trong WEO – bao gồm cả kịch bản "bình thường" (business-as-usual) và kịch bản "định hướng mục tiêu cao hơn về bền vững" – trong tất cả các báo cáo WEO được xuất bản từ năm 1993 đến 2022. Nghiên cứu này mang tên “Paving the way towards a sustainable future or lagging behind? An ex-post analysis of the International Energy Agency’s World Energy Outlook” (Mở đường hướng tới một tương lai bền vững hay đang tụt lại phía sau? Phân tích hồi cứu về Báo cáo Triển vọng Năng lượng Thế giới của Cơ quan Năng lượng Quốc tế) đã được công bố trên tạp chí khoa học Renewable and Sustainable Energy Reviews.

Phân tích cho thấy rằng mặc dù các dự báo về các chỉ số tổng thể như nhu cầu năng lượng sơ cấp và cuối cùng khá chính xác, nhưng các dự báo về sự tăng trưởng năng lượng tái tạo, đặc biệt là điện mặt trời (solar PV), đã liên tục đánh giá thấp tốc độ phát triển vượt bậc của lĩnh vực này. Đây cũng là điều đã được nhà nghiên cứu Auke Hoekstra xác nhận vào năm 2019.

Ví dụ, kịch bản NZE 2022 đưa ra mức công suất lắp đặt điện mặt trời cao nhất là 15,5 TW vào năm 2050, tương đương khoảng 27.000 TWh điện. Con số này tuy nằm trong phạm vi các nghiên cứu về hệ thống 100% năng lượng tái tạo, nhưng chỉ chiếm khoảng 18% tổng nhu cầu năng lượng sơ cấp toàn cầu. Trong khi đó, nghiên cứu trước đây của Đại học LUT cho thấy công suất lắp đặt toàn cầu có thể đạt 63,4 TW, với điện mặt trời chiếm tới 69% nhu cầu năng lượng sơ cấp, và tổng điện năng từ các nguồn tái tạo chiếm tới 87%.

Tốc độ lắp đặt điện mặt trời hằng năm cũng chứng minh sự đánh giá thấp: trong kịch bản NZE 2022, mức lắp đặt cao nhất là 657 GW/năm vào năm 2040, sau đó giảm dần đến 2050. Con số này chỉ cao hơn một chút so với công suất lắp đặt năm 2024 là 593 GW. Với tốc độ phát triển hiện tại và chi phí giảm mạnh, thị trường toàn cầu có thể đạt mức lắp đặt 1 TW/năm từ 2025 đến 2030, và có thể lên tới 3 TW/năm trong những năm 2030 – vượt xa dự báo của IEA.

Điện khí hóa toàn diện và vai trò của Power-to-X

Power-to-X (PtX) là một thuật ngữ dùng để chỉ các công nghệ chuyển đổi năng lượng điện (Power) – đặc biệt là từ nguồn tái tạo như gió, mặt trời – thành các dạng năng lượng khác (X) hoặc sản phẩm hóa học có thể lưu trữ, sử dụng hoặc chuyển đổi thêm. “X” ở đây có thể là nhiều thứ, tùy vào mục đích và ứng dụng.

Một nguyên lý then chốt trong quá trình chuyển dịch năng lượng tái tạo là điện khí hóa toàn hệ thống. Theo kịch bản NZE 2022, điện chiếm khoảng 49–52% tổng nhu cầu năng lượng cuối cùng – phù hợp với xu hướng điện khí hóa sưởi ấm và giao thông thông qua xe điện và công nghệ sạc thông minh. Máy bơm nhiệt (heat pump) là công nghệ then chốt, được dự báo sẽ đáp ứng tới 52% nhu cầu sưởi ấm trong các tòa nhà nhờ 6,1 TW công suất vào năm 2050.

Tuy nhiên, điện khí hóa trực tiếp là chưa đủ. Phần còn lại của nhu cầu năng lượng (40–50%) đòi hỏi sử dụng hydro và các nhiên liệu gốc hydro cho nhiệt độ cao, vận tải biển, hàng không và nguyên liệu đầu vào cho các ngành công nghiệp nặng như thép và hóa chất. Trong khi kịch bản NZE 2022 vẫn chủ yếu dựa vào sinh khối và dầu mỏ, các tuyến công nghệ Power-to-X – như sản xuất nhiên liệu điện tổng hợp từ hydro – có thể thay thế hoàn toàn nhiên liệu hóa thạch. Các sản phẩm như e-ammonia, e-methanol, e-hydrogen sẽ đóng vai trò quan trọng trong quá trình khử carbon ngành công nghiệp.

Tiềm năng to lớn cho tương lai

Các công nghệ Power-to-X yêu cầu nguồn điện tái tạo giá rẻ để khả thi về mặt kinh tế. Việc vận hành linh hoạt các thiết bị điện phân có thể sử dụng lượng điện dư thừa từ năng lượng tái tạo, giảm nhu cầu lưu trữ điện. Sự thiếu hụt công nghệ Power-to-X trong các kịch bản của WEO có thể là một nguyên nhân kìm hãm sự phát triển của điện mặt trời.

Mặc dù sản lượng hydro theo kịch bản NZE 2022 lên tới 12.000 TWh (tính theo H₂ LHV), chỉ 41% được sử dụng cho Power-to-X và 27% vẫn là hydro "xanh lam" (sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch).

Trong trường hợp không có sự linh hoạt từ phía người tiêu dùng, việc cân bằng lưới điện sẽ phải phụ thuộc vào lưu trữ, chủ yếu là pin. Kịch bản NZE 2022 dự báo công suất lưu trữ pin đạt 3,9 TW vào năm 2050, trong khi nghiên cứu của LUT chỉ ra rằng con số này có thể đạt tới 13,5 TW – bao gồm cả lưu trữ phân tán từ người tiêu dùng và kết nối xe-đến-lưới (vehicle-to-grid).

Tất cả những yếu tố trên cho thấy rằng hệ thống năng lượng tương lai hoàn toàn có thể tích hợp tỷ trọng cao của điện mặt trời và gió, đồng thời phát triển một nền kinh tế Power-to-X mạnh mẽ. Sự sụt giảm chi phí điện mặt trời tạo điều kiện đặc biệt cho các khu vực nhiều nắng – nơi nhu cầu năng lượng đang tăng nhanh.

Tại Pakistan, một “cuộc cách mạng mặt trời” đang diễn ra, cho thấy các nước đang phát triển có thể nhanh chóng xây dựng hệ thống điện tái tạo, bỏ qua giai đoạn phụ thuộc vào than đá và dầu mỏ. Tại Ethiopia, xe điện sử dụng pin đang được triển khai nhanh chóng.

Tiềm năng triển khai Power-to-X ở Việt Nam

Tại Việt Nam, Power-to-X (PtX) là một khái niệm mới nhưng đang dần thu hút sự quan tâm trong bối cảnh chuyển dịch năng lượng, phát triển năng lượng tái tạo và cam kết đạt phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050. Tuy chưa phổ biến rộng rãi, nhưng Việt Nam có tiềm năng rất lớn để phát triển Power-to-X nhờ các yếu tố sau:

Trước hết, Việt Nam có quyết tâm. Chúng ta đã có cam kết khí hậu mạnh mẽ. Tại COP26 năm 2021, Thủ tướng Phạm Minh Chính tuyên bố Việt Nam cam kết đạt mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050. PtX được coi là một trong những công cụ để khử carbon cho giao thông, công nghiệp nặng, những lĩnh vực khó điện hóa trực tiếp.

Tiếp theo, Việt Nam được thiên nhiên ưu đãi với nguồn điện tái tạo dồi dào. Việt Nam đang phát triển mạnh điện mặt trời và điện gió (cả trên bờ và ngoài khơi). Vào những thời điểm thừa điện (nhất là điện mặt trời vào ban trưa).

Ngoài đất hiếm, Việt Nam còn sở hữu trữ lượng lớn các khoáng sản quan trọng khác như niken và coban, là những nguyên liệu thiết yếu trong sản xuất pin lithium-ion. Điều này có ý nghĩa lớn trong việc nâng công suất lưu trữ điện như trong Điều chỉnh Quy hoạch điện VIII đã nêu (điện lưu trữ pin được đẩy mạnh phát triển, chiếm 11,5% - 12,4% tổng công suất hệ thống) vì pin lưu trữ sẽ ngày càng phổ biến và cần thiết trong vế sau của "Power-to-X".

Thậm chí, Việt Nam có thể trở thành nhà xuất khẩu các sản phẩm từ Power-to-X (ammonia xanh, methanol…) sang các thị trường như Nhật Bản, Hàn Quốc, EU, nơi nhu cầu về năng lượng sạch rất lớn. Xuất khẩu năng lượng sạch sang các nước khác cũng là điều được Điều chỉnh Quy hoạch Điện VIII và chúng ta sẽ bàn trong một bài tới đây.

Anh Tú