Nước Đức trên con đường sử dụng năng lượng tái tạo thay thế hóa thạch

Tại sao nước Đức vẫn phải duy trì các nguồn điện từ nhiên liệu hóa thạch? Câu hỏi trên con đường tiến đến phát thải - Net Zero luôn là bao nhiêu công suất năng lượng tái tạo thì đủ điện? Tại sao với công suất đặt năng lượng tái tạo rất lớn (vượt 1,76 lần so với nhu cầu), nước Đức vẫn cần điện hạt nhân, than và đặc biệt là khí đốt của Nga?

Thị trường điện cạnh tranh: Bài học từ nước Đức Thị trường phát điện cạnh tranh đã được vận hành thuận lợi, nhưng để chuyển nhanh sang thị trường điện cạnh tranh hoàn chỉnh sau năm 2020, theo nhận định của chuyên gia Đức, Việt Nam sẽ còn nhiều việc phải làm.

Nước Đức đẩy mạnh phát triển năng lượng tái tạo Chính phủ Đức vừa cho biết việc nước này rút khỏi lĩnh vực năng lượng điện hạt nhân để hướng tới sử dụng năng lượng tái tạo, bất chấp những lo ngại xung quanh vấn đề nguồn cung có thể thiếu hụt và chi phí gia tăng đối với người tiêu dùng.

Nước Đức trước dự đoán bùng nổ năng lượng mặt trời Các chuyên gia dự đoán sẽ xảy ra sự bùng nổ năng lượng mặt trời trên toàn cầu và nước Đức có thể thu lời từ hiện tượng này bằng việc phát triển các nhà máy sản xuất pin năng lượng mặt trời. Ngày nay, người dân Đức phải trả trung bình 25 cent Euro/kWh từ điện lưới, nhưng họ chỉ phải trả trung bình 10 cent Euro/KWh nếu sử dụng điện mặt trời trên mái nhà.

CHLB Đức là nước phát triển có nền công nghiệp tiên tiến, GDP trên đầu người theo danh nghĩa đạt 51.200 USD vào năm 2021. Giống như nhiều nước phát triển khác, tiêu thụ điện năng của Đức từ lâu đã không tăng, mà thậm chí còn có xu hướng giảm. Năm 1993 sản lượng điện là 487 tỷ kWh, năm 2003 sản lượng điện đạt 520 tỷ kWh, nhưng năm 2022 chỉ là 491 tỷ kWh. Hệ thống điện của Đức có kết nối rất tốt với hệ thống điện các nước châu Âu khác.

Về mặt kỹ thuật, nước Đức hoàn toàn không cần tăng công suất đặt của ngành điện trong suốt ba thập kỷ qua, chỉ cần thay thế những nhà máy cũ bằng nhà máy mới có cùng công suất. Nhưng nước Đức lại là một trong những nước có cam kết mạnh mẽ với chuyển đổi điện năng sang sử dụng năng lượng tái tạo (NLTT) tiến tới Net Zero nhằm chống biến đổi khí hậu, nên họ phải tăng công suất điện NLTT rất mạnh.

Kết quả là công suất đặt hệ thống điện vẫn tăng nhanh như ở các nước đang phát triển, từ 121 GW năm 2003 lên tới 238 GW vào năm 2022 mặc dù nhu cầu sử dụng không hề tăng, như minh họa ở đồ thị dưới đây (Hình 1).

Hình 1. Công suất đặt và điện năng của nước Đức trong 20 năm qua.

Đi sâu hơn vào diễn biến tăng trưởng công suất đặt (Hình 2), chúng ta thấy công suất đặt nguồn điện dùng nhiên liệu hóa thạch và điện hạt nhân có giảm nhưng không nhiều, trong khi đó, điện từ NLTT tăng rất mạnh. Từ nhà máy điện gió đầu tiên vận hành vào năm 1995 đến 22 GW NLTT vào năm 2003 và năm 2022 đạt 160 GW. Với phụ tải đỉnh khoảng 76 GW, dường như điện NLTT của Đức thừa đủ để đáp ứng nhu cầu.

Việc phải duy trì công suất đặt nguồn năng lượng hóa thạch ngang với mức phụ tải đỉnh là do sự không chắc chắn của NLTT khiến cho hệ thống vẫn phải có công suất điện nguồn năng lượng hóa thạch đủ dùng trong điều kiện trời tối, gió lặng. Điều đó giải thích tại sao với công suất đặt của NLTT gấp đôi nhu cầu phụ tải đỉnh mà nước Đức cũng chỉ đạt 49,6% điện từ NLTT trong toàn bộ sản lượng điện của năm 2022.

Hình 2. Diễn biến công suất đặt của điện hóa thạch (tính cả điện hạt nhân) và điện NLTT (bao gồm thủy điện).

Một hệ thống điện phải duy trì công suất đặt gấp ba lần phụ tải cũng có cái giá phải trả, đó là giá điện sinh hoạt ở Đức cao gần nhất khu vực châu Âu, đạt tới 40,7 cent Euro/kWh (tương đương 10.100 VND/kWh) cho gia đình có mức tiêu thụ điện 3.500 kWh/năm. Trong đồ thị (Hình 3), giá điện ở Đức liên tục tăng trong những năm qua và tăng vọt trong năm 2022.

Trong đồ thị cũng có đầy đủ các thành phần tạo nên giá điện bán lẻ ở Đức. Nước Đức cũng như nhiều nước khác chia rõ từng thành phần trong giá bán điện. Qua đó, ta thấy giá điện bán buôn của điện hóa thạch cũng tương đương với giá ở Việt Nam (cỡ 7 cent Euro/kWh) và tăng vọt vào năm 2022 cùng với khủng hoảng năng lượng. Chi phí lưới điện (truyền tải và phân phối) cao hơn hẳn ở Việt Nam, gần ngang với giá thành sản xuất điện.

Mức trợ giá cho NLTT ở Đức rất cao. Đó là phần người dùng phải chi thêm cho điện NLTT để đảm bảo mức giá bán buôn điện NLTT ổn định và cao hơn giá thành của điện hóa thạch. Năm 2022, trong khủng hoảng năng lượng, giá điện năng lượng hóa thạch tăng vọt nên Chính phủ bỏ luôn trợ giá cho NLTT vì giá thị trường bán buôn đã rất có lợi cho nguồn phát NLTT. Tuy vậy, như ta thấy ở trên, do điều kiện thời tiết không thuận lợi nên NLTT cũng không phát được vượt quá 50% tổng sản lượng như họ đã từng làm được vào năm 2020.

Hình 3. Giá điện sinh hoạt ở Đức từ năm 2006 đến 2022.

Như vậy, tổng trợ giá, thuế và phí trong giá điện bán lẻ ở Đức rất cao, ngang với tổng của giá bán buôn điện và phí lưới điện. Riêng trong năm 2022, vì giá thành điện nhảy vọt lên quá cao nên tỷ lệ thuế, phí đã giảm. Đặc biệt trợ giá NLTT đã bị cắt bỏ, một mặt vì giá thành điện NLTT đã giảm, mặt khác, giá điện hóa thạch tăng lên làm cho điện NLTT có thể cạnh tranh trên thị trường bán buôn điện mà không cần trợ giá.

Giá điện cho công nghiệp nửa cuối năm 2022 còn cao hơn cả giá điện sinh hoạt, tới 50,7 cent/kWh.

Những năm sắp tới tình hình phát điện ở Đức sẽ căng thẳng hơn vì các nhà máy điện hạt nhân dần dần bị loại bỏ trong khi không có các nhà máy điện hạt nhân được xây dựng thay thế do chính sách bỏ điện hạt nhân ở Đức. Mặt khác, nước Đức đang nhập khẩu điện hạt nhân từ Pháp trong nhiều năm nên dù không có nhà máy điện hạt nhân nào, người Đức vẫn tiếp tục sử dụng điện hạt nhân. Điện hạt nhân được coi là ít phát thải CO2 mà lại có công suất ổn định, không phụ thuộc vào thời tiết.

Nếu tính từ khi bắt đầu xây nhà máy điện gió đầu tiên, thì đến nay đã 30 năm nước Đức phấn đấu không mệt mỏi để tăng sản lượng điện NLTT. Họ đã gần như đạt được về công suất đặt điện NLTT chỉ để nhận ra là dù công suất NLTT có gấp đôi phụ tải đỉnh thì toàn bộ điện NLTT cũng chỉ cung cấp được 50% sản lượng điện cần thiết (Hình 4). Ba năm gần đây, dường như tỷ lệ điện năng từ NLTT không thể tăng thêm dù công suất đặt NLTT vẫn tăng. Như vậy, để đảm bảo 100% điện từ NLTT có thể cần công suất đặt gấp 4 - 5 lần phụ tải đỉnh, hoặc nhiều hơn nữa.

Hình 4. Tỷ lệ điện năng từ NLTT ở CHLB Đức.

Việc điện trở nên đắt đỏ có thể nhìn thấy trước ở bất kỳ hệ thống điện nào duy trì công suất đặt cao gấp ba bốn lần phụ tải đỉnh. Nghĩa là phần lớn công suất phát điện ở trong tình trạng chờ đợi. Khi đó, giá công suất sẽ rất cao so với giá năng lượng vì nhà máy điện (ví dụ điện khí) sẽ phải trực sẵn sàng quanh năm chỉ để phát điện 1.000 - 2.000 giờ/năm.

Đặc biệt, đối với nước đang phát triển mà vừa phải tăng công suất đặt để đáp ứng nhu cầu dùng điện ngày càng tăng, vừa phải tăng công suất đặt điện NLTT để tiến lên Net zero thì có thể sẽ vượt quá sức chịu đựng của nền kinh tế.

Ví dụ như ở Việt Nam, hệ thống điện chỉ để đáp ứng nhu cầu điện mỗi năm đã phải tăng công suất đặt khoảng 10%, nay phải cộng thêm 5% cho Net Zero nữa.

Từ đây chúng ta thấy con đường lên Net Zero (trung hòa carbon) không phải bằng phẳng, cũng không chỉ có chông, gai với ổ gà mà còn dốc ngược./.

ĐÀO NHẬT ĐÌNH - CHUYÊN GIA TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

Tài liệu tham khảo:

1/ Energy Chart, Fraunhofer. https://energy-charts.info/

2/ What German households pay for electricity. https: //www.cleanenergywire.org/factsheets/what-german-households-pay-electricity#:~:text=Households%20in%20Germany%20on%20average,kWh%20in%20the%20previous%20year.

3/ BDEW-Strompreisanalyse Dezember 2022. https://www.bdew.de/service/daten-und-grafiken/bdew-strompreisanalyse/