Vì sao Việt Nam cần phát triển nhiệt điện than? (Bài 13)

Trên thực tế, nhiều nhà máy điện than trên thế giới đã đạt được mức hiệu suất còn cao hơn thế. Nhà máy điện than Rheinhafen-Dampfkraftwerk (hay còn được gọi là RDK 8) ở Karlsruhe (Cộng hòa Liên bang Đức), đạt mức hiệu suất cao nhất thế giới là 47,1%. Nhà máy này có mức xả thải CO2 thấp hơn 40% so với mức xả thải của các nhà máy điện than truyền thống.

RDK 8 sử dụng công nghệ "siêu nồi hơi" (ultra - supercritical). Để tăng hiệu suất sử dụng nhiên liệu, các nhà khoa học đã cải tiến quá trình tái sử dụng để hơi nước sau khi sử dụng lần đầu sẽ không chỉ quay lại nồi hơi một lần (single reheat) mà thành hai lần (double reheat).

Với cải tiến này, hơi nước đã được tái sử dụng tối đa và nhờ đó 91% nhiệt lượng từ đốt than được tiêu thụ hết.

Nhà máy điện than Rheinhafen-Dampfkraftwerk (hay còn được gọi là RDK 8) ở Karlsruhe (Cộng hòa Liên bang Đức).

Công nghệ này được gọi là "siêu nồi hơi" - bởi, dưới nhiệt độ cao và áp suất lớn, nước trở thành một dạng "siêu dung dịch" - một giai đoạn nằm giữa dạng lỏng và dạng khí.

Tại nhà máy RDK 8, hơi nước khi vào tua bin chịu áp suất 275 bar và nhiệt độ trên 600°C.

Nhưng các nhà khoa học hàng đầu thế giới về công nghệ điện than vẫn chưa thỏa mãn với những gì đã đạt được. Hiện tại, họ đang đặt ra tham vọng nâng mức hiệu suất thêm 2% bằng việc hoàn thiện thiết kế quá trình tái sử dụng hai vòng cơ bản để tăng áp suất và nhiệt độ lên mức 330 bar và 670°C. Để thấy hết những khó khăn, thách thức đang đối mặt, chúng ta có thể xem xét thông tin về nhiệt độ dung nham khi mới phun trào khỏi miệng núi lửa có nhiệt độ 700 - 1.200°C.

Dù khó khăn, nhưng tăng hiệu suất lò hơi có ý nghĩa thương mại và môi trường vô cùng lớn lao. Các tính toán mới đây cho thấy, tăng hiệu suất lò hơi từ 0,5% đến 1,5% sẽ giúp các nhà máy than tiết kiệm 2 tấn than/giờ, hay 18.000 tấn than/năm.

Mô hình nhà máy RDK 8 sử dụng công nghệ "siêu nồi hơi" double reheat. Ảnh: GE Power

Theo Tổng giám đốc GE Power Trevor Bailey, với tham vọng này, chắc chắn chúng ta sẽ đẩy mọi thứ vượt qua giới hạn. Khi đã đạt được hiệu suất 49%, thì không ai có thể nói con số 50% là không thể.

Ông Trevor Bailey cũng tin rằng, công nghệ này sẽ mang đến hiệu quả giảm xả thải ngay tức thì - đó là mối quan tâm chủ yếu và cũng là giá trị thương mại cho khách hàng.

Thực tế, cơ sở của công nghệ tái sử dụng hơi nước nhiều vòng đã tồn tại từ nhiều thập kỷ trước, nhưng trong suốt 25 năm (từ năm 1990 đến năm 2015), chưa có một đơn đặt hàng nào cho loại công nghệ này do giá thành khá cao và các công nghệ đó không đạt được mức nhiệt độ, áp suất mà công nghệ đang có được. Giờ đây, khi giá nhiên liệu tăng lên và những quy định ngặt nghèo về xả thải của các quốc gia đã làm cho công nghệ này có giá trị vượt trội.

Điện than hiện là nguồn phát thải CO2 chủ yếu ở nhiều quốc gia. Ở Trung Quốc, Ấn Độ và các nước Đông Nam Á, nơi hơn 1/3 dân số toàn cầu sinh sống, than vẫn là nhiên liệu sản xuất điện chủ yếu vì sẵn có và chi phí thấp. Các loại năng lượng mới như gió, hay mặt trời chưa thể giữ được vai trò chủ lực trong hệ thống điện (vì chỉ đáp ứng được khoảng 4 - 5 giờ nhu cầu/ngày). Do vậy, nhu cầu điện than ở các quốc gia này được dự báo sẽ tiếp tục tăng thêm 20% trong vòng 10 năm tới.

Trên quy mô toàn cầu, tỷ lệ nhiệt điện than trong tổng sản lượng điện năng của thế giới tới 41%, gấp 2 lần so với nguồn điện đứng thứ hai, nghĩa là nhiệt điện than vẫn là chủ yếu, thậm chí ở những nước phát triển như: Úc, Đức, Hàn Quốc, Mỹ... tỷ lệ nhiệt điện than còn cao hơn trung bình của thế giới.

Ở Việt Nam, theo Quy hoạch điện VII, đến năm 2025 sẽ có 47 nhà máy điện than, chiếm gần 50% năng lực sản xuất của ngành điện. Tuy nhiên, theo TS. Nguyễn Mạnh Hiến, nguyên Viện trưởng Viện Năng lượng, công nghệ hiện đại cần được áp dụng trong các nhà máy điện than để giảm thiểu gánh nặng khí thải và chất thải rắn gây ra cho môi trường.

TS. Nguyễn Mạnh Hiến cho rằng, chúng ta cần đặc biệt quan tâm đến việc sử dụng các loại công nghệ than sạch siêu tới hạn (SC) và quá siêu tới hạn (USC) khi xem xét đầu tư phát triển các nhà máy điện than mới ở Việt Nam. 

Mặt khác, khi nhiều chính sách tài chính của các tổ chức tín dụng trên thế giới áp dụng đối với Việt Nam đã có thay đổi, ảnh hưởng tới tình hình huy động vốn của nhà đầu tư cho các dự án nhiệt điện than. Tuy nhiên, công nghệ trên siêu tới hạn có thể làm giảm tối đa lượng khí thải CO2. Điều này giúp cho các nguồn nhiệt điện than đáp ứng được các quy định khắt khe về phát thải khí nhà kính, đồng nghĩa với việc tiếp cận dễ dàng hơn vốn vay ưu đãi cho phát triển năng lượng sạch.

HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN, TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM