Triển vọng và thách thức của hydrogen phát thải thấp trong chiến lược chuyển đổi năng lượng toàn cầu

Công nghệ CCUS tích hợp vào nhà máy điện than - Các kết quả thử nghiệm và một số khuyến nghị Hiện nay, trên thế giới đã có một số dự án thu hồi, sử dụng, lưu trữ khí CO2 (CCUS) quy mô lớn tại nhà máy nhiệt điện than. Từ các dự án đầu tiên đã cung cấp cho chúng ta những bài học kinh nghiệm quý báu về hiệu quả và thách thức của công nghệ này. Để tìm hiểu một số nhà máy nhiệt điện có trang bị công nghệ CCUS điển hình trên thế giới hiện nay, Tạp chí Năng lượng Việt Nam giới thiệu bài viết của TS. Phùng Quốc Huy - Trung tâm Nghiên cứu Năng lượng châu Á - Thái Bình Dương (APERC) dưới đây để bạn đọc cùng tham khảo.

Tóm tắt:

Hydrogen phát thải thấp đang nổi lên như một giải pháp quan trọng trong quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu. Bài viết này sẽ phân tích tình hình nhu cầu hydrogen hiện tại, sự phát triển của hydrogen phát thải thấp và vai trò trong các lĩnh vực như công nghiệp, vận tải và phát điện. Mặc dù có tiềm năng lớn, hydrogen phát thải thấp vẫn phải đối mặt với nhiều thách thức về chi phí, cơ sở hạ tầng và chính sách. Các chiến lược và khuyến nghị được đề xuất nhằm thúc đẩy sự phát triển của hydrogen phát thải thấp, bao gồm việc tạo nhu cầu, hỗ trợ sản xuất, phát triển cơ sở hạ tầng và hợp tác quốc tế.

1. Giới thiệu:

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nỗ lực giảm phát thải khí nhà kính toàn cầu, hydrogen phát thải thấp đang được xem là một giải pháp đầy tiềm năng. Là một chất mang năng lượng linh hoạt, hydrogen có thể được sản xuất từ nhiều nguồn và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ công nghiệp nặng đến vận tải và phát điện. Đặc biệt, khả năng lưu trữ năng lượng và vận chuyển qua khoảng cách xa khiến hydrogen trở thành mắt xích quan trọng trong hệ thống năng lượng tương lai, bổ sung cho điện hóa và năng lượng tái tạo.

Tuy nhiên, mặc dù đã có những tiến bộ đáng kể trong những năm gần đây, hydrogen phát thải thấp vẫn chiếm tỷ trọng rất nhỏ trong tổng nhu cầu hydrogen và đóng góp không đáng kể vào quá trình chuyển đổi năng lượng sạch. Điều này đặt ra câu hỏi về những thách thức cần vượt qua và các giải pháp chính sách cần thiết để thúc đẩy sự phát triển của ngành này.

2. Tổng quan về nhu cầu hydrogen toàn cầu:

2.1. Tình hình nhu cầu hiện tại:

Nhu cầu hydrogen toàn cầu đã đạt hơn 97 triệu tấn (Mt) vào năm 2023, tăng 2,5% so với năm 2022, và dự kiến sẽ đạt gần 100 Mt trong năm 2024. Tuy nhiên, sự tăng trưởng này chủ yếu là hệ quả của các xu hướng kinh tế rộng lớn hơn, thay vì kết quả từ việc thực hiện chính sách thành công nhằm thúc đẩy hydrogen trong chiến lược chuyển đổi năng lượng sạch (IEA, 2024).

Hiện nay, nhu cầu hydrogen vẫn tập trung chủ yếu vào các ứng dụng truyền thống (lọc dầu và công nghiệp hóa chất) - nơi hydrogen đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ. Đáng chú ý, việc áp dụng hydrogen trong các ứng dụng mới - những lĩnh vực mà hydrogen nên đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi năng lượng sạch như công nghiệp nặng, vận tải đường dài và lưu trữ năng lượng - vẫn chiếm chưa đến 1% tổng nhu cầu toàn cầu, mặc dù đã tăng 40% so với năm 2022 (IEA, 2024).

Hình 1: Nhu cầu hydrogen toàn cầu phân theo lĩnh vực.

Về mặt phân bố khu vực, Trung Quốc vẫn là nước sử dụng hydrogen lớn nhất, chiếm gần một phần ba nhu cầu toàn cầu (gần 28 Mt), gấp hơn hai lần so với quốc gia sử dụng lớn thứ hai là Hoa Kỳ, với 13 Mt (14% nhu cầu toàn cầu). Sự phân bố này về cơ bản không thay đổi so với năm 2022, phản ánh tính ổn định tương đối trong các mô hình sử dụng hydrogen truyền thống (IEA, 2024).

Hình 2: Phân bố khu vực của nhu cầu hydrogen toàn cầu.

2.2. Hydrogen phát thải thấp và triển vọng phát triển:

Mặc dù tăng gần 10% trong năm 2023, nhu cầu hydrogen phát thải thấp vẫn ở mức rất thấp - chiếm chưa đến 1% tổng nhu cầu toàn cầu. Nguyên nhân chính là chi phí sản xuất vẫn cao hơn nhiều so với hydrogen từ nhiên liệu hóa thạch, điều này cản trở việc áp dụng rộng rãi trong các ứng dụng thương mại (IEA, 2024).

Theo các dự báo: Với khung chính sách hiện tại, nhu cầu hydrogen phát thải thấp có thể tăng gấp mười lần vào năm 2030, đạt hơn 6 triệu tấn/năm (Mtpa). Mặc dù con số này thể hiện tiến bộ đáng kể so với hiện tại, nhưng vẫn còn xa so với mức 65 Mtpa cần thiết vào năm 2030 trong Kịch bản Phát thải Ròng bằng Không đến năm 2050 (NZE) (IEA, 2024). Điều này cho thấy cần có những nỗ lực mạnh mẽ hơn nữa từ phía chính sách và thị trường để thu hẹp khoảng cách này.

Hình 3: Dự báo tăng trưởng nhu cầu hydrogen phát thải thấp đến năm 2030.

2.3. Các nỗ lực tạo nhu cầu từ khu vực tư nhân:

Một dấu hiệu tích cực là số lượng và quy mô các thỏa thuận mua bán giữa các công ty đã tăng lên trong những năm gần đây. Năm 2023, các công ty đã ký kết thỏa thuận cho hơn 2 Mt, trong đó gần 40% được bao phủ bởi các thỏa thuận chắc chắn (IEA, 2024).

Đáng chú ý, tỷ lệ lớn nhất của các thỏa thuận (35%) liên quan đến các dự án thương mại hydrogen không tiết lộ ứng dụng cuối cùng. Tỷ lệ lớn thứ hai thuộc về lĩnh vực hóa chất, chiếm gần một phần năm tổng lượng mua bán đã thỏa thuận và gần một nửa là các thỏa thuận chắc chắn (Hydrogen Council, 2023).

Xu hướng gần đây về việc mời thầu cũng là dấu hiệu tích cực của hành động trong khu vực tư nhân. Trong năm qua, 6 công ty đã phát động mời thầu cùng nhau chiếm gần 1 Mtpa H₂. Lần mời thầu lớn nhất được TotalEnergies khởi động vào tháng 9 năm 2023, với mục đích giảm carbon cho hydrogen được sử dụng trong hoạt động lọc dầu ở châu Âu (IEA, 2024).

3. Vai trò của hydrogen phát thải thấp trong các lĩnh vực then chốt:

3.1. Ngành lọc hóa dầu:

Ngành lọc dầu hiện là hộ tiêu thụ hydrogen lớn nhất, với nhu cầu đạt 43 Mt vào năm 2023, tăng hơn 1 Mt so với kỷ lục trước đó vào năm 2022. Sự tăng trưởng nhu cầu tập trung ở Trung Quốc (+0,9 Mt) và Trung Đông (+0,5 Mt), trong khi nhu cầu ở tất cả các khu vực chính khác vẫn giữ nguyên so với năm 2022 (IEA, 2024).

Trong năm 2023, nhu cầu hydrogen phát thải thấp trong lọc dầu đạt gần 250 nghìn tấn (kt), chỉ tăng 4% so với năm 2022. Gần như toàn bộ sự tăng trưởng này đến từ việc mở rộng của dự án Trình diễn Tích hợp Thu giữ và Lưu trữ Carbon Yanchang và cơ sở Kuqa của Sinopec - cả hai đều ở Trung Quốc (IEA, 2024).

Đáng chú ý, một số dự án lớn để sản xuất hydrogen phát thải thấp cho các nhà máy lọc dầu đã đạt được quyết định đầu tư cuối cùng (FID) trong năm qua, bao gồm hai dự án điện phân 100 MW của GALP và Shell, dự án HyVal của BP và các dự án thu giữ carbon từ Air Liquide và Air Products (IEA, 2024). Nếu tất cả các dự án đã công bố được thực hiện đúng tiến độ, 1,6 Mtpa hydrogen phát thải thấp có thể được sử dụng trong các hoạt động lọc dầu vào năm 2030. Châu Âu hiện đang dẫn đầu về các dự án đã công bố, tiếp theo là Bắc Mỹ (Bloomberg New Energy Finance, 2023).

3.2. Công nghiệp:

Nhu cầu hydrogen toàn cầu trong công nghiệp đạt 54 Mt vào năm 2023, tăng gần 2% so với năm trước. Khoảng 60% nhu cầu này dành cho sản xuất amoniac, 30% cho methanol và 10% cho DRI (khử trực tiếp quặng sắt) trong ngành thép - phân bố ngành tương tự như những năm trước (IEA, 2024).

Trung Quốc vẫn là quốc gia tiêu thụ hydrogen chính trong các ứng dụng công nghiệp, chiếm 34% lượng sử dụng công nghiệp toàn cầu, tiếp theo là Trung Đông (15%), Bắc Mỹ (10%), Ấn Độ (9%) và châu Âu (6%). Trung Đông hiện đang chứng kiến một số tốc độ tăng trưởng nhanh nhất về nhu cầu trong công nghiệp, với mức tăng 4% trong năm 2023, chủ yếu do sản xuất methanol tăng 8% (IEA, 2024).

Đối với hydrogen phát thải thấp, sản xuất trong các nhà máy công nghiệp năm 2023 là khoảng 280 kt, gần như không đổi so với năm 2022. Hơn 90% công suất này dựa vào nhiên liệu hóa thạch với CCUS (thu hồi, sử dụng, lưu trữ khí CO2), với các cơ sở trải rộng khắp Bắc Mỹ, Trung Đông và Trung Quốc (Energy Transitions Commission, 2023).

Tuy nhiên, đã có tiến triển đáng kể trong sản xuất hydrogen từ điện phân kể từ năm 2023, với hơn 1 GW công suất điện phân có khả năng bắt đầu sản xuất vào năm 2024. Khoảng hai phần ba công suất này nằm ở Trung Quốc và trong đó, hơn 90% là để sản xuất amoniac (IEA, 2024).

Những phát triển đáng chú ý trong lĩnh vực này bao gồm dự án điện phân 1,3 GW của AM Green tại Ấn Độ với khả năng sản xuất khoảng 1 Mtpa amoniac cho phân bón, dự án methanol xanh của Shanghai Electric tại Trung Quốc, dự án Hy4Chem-El tại Đức và dự án phân bón xanh của Yara tại Na Uy (IEA, 2024).

3.3. Vận tải:

Việc sử dụng hydrogen trong vận tải đường bộ tiếp tục mở rộng, tăng khoảng 55% trong năm 2023 so với năm 2022, chủ yếu do sự tăng trưởng của xe tải nhiên liệu nặng và xe buýt ở Trung Quốc. Tuy nhiên, nhu cầu hydrogen trong vận tải đường bộ vẫn chỉ đạt 60 kt vào năm 2023 (chưa đến 0,1% tổng nhu cầu toàn cầu) (IEA, 2024).

Tổng số lượng xe điện pin nhiên liệu (FCEV) trên tất cả các phương thức đường bộ, tính đến cuối tháng 6 năm 2024, là khoảng 93.000 xe. Đáng chú ý, tăng trưởng về lượng ô tô chở khách pin nhiên liệu đã chậm lại đáng kể trong năm qua, giảm từ hơn 35% năm 2022 xuống dưới 15% năm 2023. Ngược lại, doanh số bán xe buýt và xe tải pin nhiên liệu tăng mạnh đã làm tăng lượng xe tồn kho lần lượt là 25% và hơn 50% (McKinsey & Company, 2023).

Trong lĩnh vực vận tải biển, nhiên liệu dựa trên hydrogen như methanol và amoniac đang được xem xét triển khai. Số lượng tàu sẵn sàng sử dụng nhiên liệu thay thế đang tăng lên, với hơn 290 tàu sử dụng methanol, gần 30 tàu sử dụng amoniac và khoảng 30 tàu hydrogen đã được đặt hàng tính đến tháng 9 năm 2024 (IEA, 2024).

Đối với ngành hàng không, trong ngắn và trung hạn, hoạt động liên quan đến hydrogen dự kiến sẽ tập trung vào sản xuất nhiên liệu hàng không bền vững (SAF) dựa trên hydrogen. Có ngày càng nhiều cam kết mua SAF từ các hãng hàng không lớn như Air France-KLM, Norwegian Air Shuttle và Cargolux Airlines International (IEA, 2024).

Trong kịch bản Net Zero Emissions by 2050, hydrogen và amoniac dự kiến sẽ đóng góp khoảng 2% tổng sản lượng điện toàn cầu vào năm 2030, và đạt mức cao hơn trong những thập kỷ tiếp theo. Tuy nhiên, để đạt được mục tiêu này, cần có sự mở rộng đáng kể các dự án thử nghiệm hiện tại lên quy mô thương mại, cũng như các chính sách hỗ trợ mạnh mẽ từ chính phủ các nước.

4. Sản xuất hydrogen phát thải thấp - Công nghệ và triển vọng:

4.1. Tổng quan về sản xuất hydrogen:

Sản xuất hydrogen toàn cầu đạt 97 Mt vào năm 2023, tăng 2,5% so với năm 2022. Hiện nay, hydrogen vẫn chủ yếu được sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch, với 60% từ khí tự nhiên và 40% từ than đá (chủ yếu ở Trung Quốc và một số khu vực khác như Nam Phi). Đáng chú ý, lượng phát thải CO₂ liên quan đến sản xuất hydrogen trực tiếp từ nhiên liệu hóa thạch ước tính đạt khoảng 920 Mt trong năm 2023, tương đương với tổng lượng phát thải hàng năm của Indonesia và Pháp cộng lại (IEA, 2024).

Sản xuất hydrogen phát thải thấp vẫn tương đối hạn chế, đạt chưa đến 1 Mt (khoảng 0,7 Mt) trong năm 2023. Công suất điện phân toàn cầu tăng 50% trong năm 2023, đạt khoảng 1,1 GW vào cuối năm, nhưng vẫn chỉ chiếm một phần nhỏ trong tổng sản xuất hydrogen (IEA, 2024).

Tuy nhiên, có những dấu hiệu tích cực khi số lượng dự án đã đạt FID đang tăng lên mạnh mẽ. Sản xuất hydrogen phát thải thấp từ các dự án đã đạt FID có thể đạt 3,4 Mtpa vào năm 2030, tăng gấp đôi so với mức ước tính trong báo cáo Global Hydrogen Review 2023. Điều này cho thấy sự chuyển dịch dần từ giai đoạn công bố dự án sang giai đoạn thực hiện đầu tư (IEA, 2024).

4.2. Sản xuất bằng điện phân nước:

Điện phân là một quá trình dùng điện năng để phân tách nước thành hydrogen và oxy, và là phương pháp quan trọng để sản xuất hydrogen phát thải thấp khi sử dụng nguồn điện tái tạo. Hiện có ba công nghệ điện phân chính:

- Điện phân kiềm (ALK): Công nghệ truyền thống đã được thương mại hóa từ lâu, chiếm khoảng 70% tổng công suất điện phân toàn cầu năm 2023 (IEA, 2024).

- Điện phân màng trao đổi proton (PEM): Công nghệ mới hơn, có khả năng vận hành linh hoạt và đáp ứng nhanh với sự biến động của nguồn điện tái tạo, chiếm khoảng 30% công suất toàn cầu (IEA, 2024).

- Điện phân màng trao đổi ion oxy rắn (SOEC): Công nghệ mới nhất, vận hành ở nhiệt độ cao, có hiệu suất cao hơn, nhưng vẫn đang trong giai đoạn phát triển ban đầu (IRENA, 2023).

Công suất điện phân toàn cầu đã tăng 50% trong năm 2023, đạt khoảng 1,1 GW vào cuối năm. Hiện nay, khoảng 20 GW công suất đã đạt quyết định đầu tư cuối cùng (FID) trên toàn cầu, trong đó 6,5 GW đã đạt FID trong 12 tháng qua (IEA, 2024).

Trung Quốc đang củng cố vị trí dẫn đầu, chiếm hơn 40% tổng công suất đã đạt FID trong 12 tháng qua. Vị thế dẫn đầu của Trung Quốc được hỗ trợ bởi sức mạnh trong sản xuất hàng loạt các công nghệ năng lượng sạch - nước này sở hữu 60% công suất sản xuất điện phân toàn cầu (IEA, 2024).

4.3. Sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch với CCUS:

Sản xuất hydrogen từ nhiên liệu hóa thạch (chủ yếu là khí tự nhiên) kết hợp với thu giữ, sử dụng và lưu trữ carbon (CCUS) là một phương pháp quan trọng để sản xuất hydrogen phát thải thấp. Phương pháp này đã có nhiều tiến bộ trong năm qua, với nhiều dự án lớn đạt được FID (IEA, 2024).

Tổng công suất sản xuất tiềm năng từ các dự án nhiên liệu hóa thạch với CCUS đã đạt FID đã tăng gấp đôi trong năm qua, từ 0,6 Mtpa vào tháng 9/2023 lên 1,5 Mtpa hiện nay. Hầu hết các dự án này đều nằm ở Bắc Mỹ và châu Âu (IEA, 2024).

Với giá khí tự nhiên giảm ở nhiều khu vực, chi phí sản xuất hydrogen từ khí tự nhiên với CCUS cũng dự kiến sẽ giảm, giúp phương pháp này trở nên cạnh tranh hơn trong những năm tới (Bloomberg New Energy Finance, 2023).

Tại châu Âu, các tuyên bố về sản xuất hydro dựa trên công nghệ CCUS tập trung chủ yếu quanh khu vực Biển Bắc - nơi có lợi thế về tiếp cận nguồn khí tự nhiên, cũng như tài nguyên lưu trữ CO₂. Hà Lan hiện đang dẫn đầu với các dự án sản xuất hydro sử dụng CCUS tiên tiến nhất, trong đó có ba dự án đã đạt được quyết định đầu tư cuối cùng (FID) trong năm 2023 (IEA, 2024).

4.4. So sánh các phương pháp sản xuất và triển vọng chi phí:

Phát thải khí nhà kính khác nhau đáng kể giữa các phương pháp sản xuất hydrogen:

- Nhiên liệu hóa thạch: Phát thải cao nhất, từ 9-12 kg CO₂-eq/kg H₂ cho khí tự nhiên và 18-20 kg CO₂-eq/kg H₂ cho than đá (IEA, 2024).

- Nhiên liệu hóa thạch với CCUS: Phát thải giảm 60-90% so với khi sử dụng nhiên liệu hóa thạch không có CCUS, đạt khoảng 1-4 kg CO₂-eq/kg H₂ (IPHE, 2023).

- Điện phân với điện tái tạo: Phát thải thấp nhất, dưới 3 kg CO₂-eq/kg H₂, phụ thuộc vào nguồn điện sử dụng (IRENA, 2023).

Hình 4: So sánh phát thải khí nhà kính giữa các phương pháp sản xuất hydrogen.

Chi phí sản xuất hydrogen phát thải thấp hiện nay vẫn cao hơn so với sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, với mức triển khai trong kịch bản Net Zero, chi phí sản xuất hydrogen phát thải thấp từ điện tái tạo dự kiến giảm xuống còn 2-9 USD/kg H₂ vào năm 2030 - bằng một nửa giá trị hiện tại. Khoảng cách chi phí so với sản xuất H₂ từ nhiên liệu hóa thạch sẽ thu hẹp từ 1,5-8 USD/kg hiện nay xuống còn 1-3 USD/kg vào năm 2030 (IEA, 2024).

Mức triển khai trong Kịch bản Stated Policies (chỉ xem xét các chính sách hiện có) - có nghĩa là phạm vi chi phí sẽ chỉ giảm khoảng 30%. Khi giá khí tự nhiên giảm ở nhiều khu vực, sản xuất hydrogen phát thải thấp từ khí tự nhiên với CCUS cũng sẽ giảm chi phí (Bloomberg New Energy Finance, 2023).

5. Thách thức và rào cản đối với sự phát triển của hydrogen phát thải thấp:

5.1. Thách thức về chi phí và kinh tế:

Mặc dù dự kiến sẽ giảm trong tương lai, chi phí sản xuất hydrogen phát thải thấp hiện vẫn cao hơn đáng kể so với hydrogen từ nhiên liệu hóa thạch. Điều này tạo ra rào cản lớn đối với việc áp dụng rộng rãi, đặc biệt là trong các ứng dụng công nghiệp nặng và vận tải - nơi chi phí là yếu tố quyết định.

Ngoài ra, sự biến động của giá năng lượng, đặc biệt là giá điện và khí tự nhiên, có thể ảnh hưởng đáng kể đến tính kinh tế của các dự án hydrogen phát thải thấp. Đối với điện phân, giá điện và hệ số tải của thiết bị điện phân là những yếu tố kinh tế quan trọng, trong khi đối với hydrogen từ nhiên liệu hóa thạch với CCUS, giá khí tự nhiên và chi phí thu giữ carbon là những yếu tố chính.

5.2. Thách thức về cơ sở hạ tầng và thương mại:

Phát triển cơ sở hạ tầng đang là một trong những thách thức lớn nhất cho việc mở rộng quy mô ngành hydrogen. Hiện tại, cơ sở hạ tầng vận chuyển và phân phối hydrogen còn hạn chế (khoảng 5.000 km đường ống hydrogen trên toàn thế giới) chủ yếu phục vụ các khu công nghiệp.

Đối với thương mại hydrogen quốc tế, vẫn còn nhiều thách thức liên quan đến các phương pháp vận chuyển hydrogen hiệu quả và kinh tế. Hydrogen có thể được vận chuyển dưới nhiều hình thức khác nhau như hydrogen nén, hydrogen hóa lỏng, chất mang hydrogen hữu cơ lỏng (LOHC), amoniac hoặc methanol. Mỗi phương pháp đều có ưu, nhược điểm riêng về chi phí, hiệu quả năng lượng và khả năng áp dụng cho các khoảng cách khác nhau.

Ngoài ra, thiếu cơ sở lưu trữ hydrogen quy mô lớn cũng là một rào cản đáng kể. Các phương pháp lưu trữ như hang động muối, hang động đá và tầng chứa nước ngầm cạn đang được nghiên cứu, nhưng số lượng dự án thử nghiệm vẫn còn hạn chế.

Các cảng cũng đóng vai trò quan trọng trong thương mại hydrogen quốc tế, nhưng phát triển cơ sở hạ tầng cảng cho hydrogen đòi hỏi đầu tư lớn và thời gian dài. Nhiều cảng lớn như Rotterdam, Antwerp, Singapore và Houston đang phát triển kế hoạch trở thành trung tâm thương mại hydrogen, nhưng những dự án này vẫn đang trong giai đoạn lập kế hoạch ban đầu.

5.3. Thách thức về chính sách và quy định:

Một trong những thách thức chính về mặt chính sách là sự thiếu nhất quán và phối hợp giữa các quốc gia và khu vực về các tiêu chuẩn, chứng nhận và định nghĩa cho hydrogen phát thải thấp. Điều này có thể dẫn đến sự phân mảnh của thị trường và làm phức tạp thương mại quốc tế.

Ngoài ra, mặc dù đã có nhiều chiến lược hydrogen quốc gia (tính đến tháng 10 năm 2024, 38 quốc gia đã công bố chiến lược hydrogen riêng), việc triển khai các công cụ chính sách cụ thể để tạo nhu cầu cho hydrogen phát thải thấp vẫn còn hạn chế. Các chính sách hiện tại được ước tính sẽ thúc đẩy nhu cầu khoảng 11 Mt hydrogen phát thải thấp vào năm 2030, thấp hơn nhiều so với mức cần thiết trong Kịch bản Net Zero.

Các rào cản quy định liên quan đến cấp phép và phê duyệt dự án cũng là thách thức đáng kể. Quy trình cấp phép phức tạp và kéo dài có thể làm chậm đáng kể sự phát triển của các dự án hydrogen và cơ sở hạ tầng liên quan.

6. Chiến lược và khuyến nghị chính sách:

6.1. Đẩy nhanh việc tạo nhu cầu đối với hydrogen phát thải thấp:

Các chính phủ nên có hành động mạnh mẽ hơn để kích thích nhu cầu hydrogen phát thải thấp. Việc triển khai các chính sách như hạn ngạch, nhiệm vụ bắt buộc và hợp đồng carbon đã bắt đầu, nhưng vẫn còn hạn chế về phạm vi địa lý và quy mô.

Chính phủ có thể tận dụng cơ hội từ các ngành công nghiệp đã sử dụng hydrogen (như lọc dầu, hóa chất) và các ngành có giá trị cao như thép, vận tải biển, hàng không, thường được đặt tại các trung tâm công nghiệp. Tập trung nhu cầu tại các trung tâm này có thể tạo ra quy mô và giảm rủi ro về khả năng tiêu thụ cho các nhà sản xuất.

Ngoài ra, việc sử dụng mua sắm công cho các sản phẩm cuối cùng tiêu thụ hydrogen phát thải thấp trong quá trình sản xuất, và khuyến khích phát triển thị trường nơi người tiêu dùng sẵn sàng trả phí bảo hiểm nhỏ cho các sản phẩm dựa trên hydrogen phát thải thấp, có thể giúp thúc đẩy việc áp dụng sớm.

6.2. Hỗ trợ các nhà phát triển dự án mở rộng quy mô sản xuất:

Các chính phủ nên cung cấp hỗ trợ có mục tiêu cho các nhà phát triển dự án trong giai đoạn mở rộng quy mô để thu hẹp khoảng cách chi phí giữa hydrogen phát thải thấp và hydrogen từ nhiên liệu hóa thạch. Hỗ trợ kịp thời là rất quan trọng để mở khóa các quyết định đầu tư, như đã được chứng minh ở châu Âu với làn sóng FID sau khi xác nhận tài trợ cho một số dự án lớn.

Các chính phủ cũng nên cung cấp tầm nhìn dài hạn về mức độ và hình thức hỗ trợ để các nhà phát triển có sự rõ ràng về các trường hợp kinh doanh trong tương lai và có thể thu hút các nhà đầu tư. Trong khi các dự án ban đầu có thể yêu cầu hỗ trợ tài chính đáng kể, mức hỗ trợ sẽ giảm khi ngành trưởng thành và chi phí giảm.

6.3. Tăng cường quy định và chứng nhận các thuộc tính môi trường:

Phương pháp ISO cung cấp cách tiếp cận tiêu chuẩn hóa để đánh giá phát thải khí nhà kính. Đã đến lúc các chính phủ thực hiện các quy định rõ ràng đặt ra ngưỡng cho mức phát thải chấp nhận được trong sản xuất hydrogen.

Đảm bảo tính nhất quán của quy định với phương pháp ISO và các tiêu chuẩn sắp tới có thể tạo điều kiện cho khả năng tương tác toàn cầu. Tuy nhiên, ngoài ra, các chính phủ nên tăng cường nỗ lực đánh giá và xác minh phát thải upstream từ nguồn cung cấp nhiên liệu hóa thạch, đảm bảo tính minh bạch bằng cách làm cho dữ liệu này có thể truy cập được đối với những người tham gia thị trường và công chúng.

6.4. Xác định cơ hội để bắt đầu phát triển cơ sở hạ tầng hydrogen:

Các chính phủ nên tăng cường nỗ lực đẩy nhanh việc phát triển cơ sở hạ tầng hydrogen để tránh các chậm trễ có thể làm chậm quá trình mở rộng sản xuất và nhu cầu hydrogen phát thải thấp. Nếu không có việc triển khai cơ sở hạ tầng kịp thời, mối liên kết giữa cung và cầu không thể được thiết lập, cản trở sự tăng trưởng của thị trường và tạo ra sự không chắc chắn cho cả nhà sản xuất và người tiêu dùng.

Hành động ngay lập tức (có thể bao gồm lập kế hoạch sớm) tập trung vào việc tái sử dụng các đường ống và cơ sở lưu trữ khí tự nhiên hiện có để giảm thiểu chi phí, hợp lý hóa các khuôn khổ quy định để đẩy nhanh việc cấp phép và thúc đẩy hợp tác xuyên biên giới về mạng lưới hydrogen. Quan hệ đối tác công - tư cũng có thể được tận dụng để giảm rủi ro đầu tư, đảm bảo rằng cơ sở hạ tầng theo kịp với sự phát triển của thị trường hydrogen.

6.5. Hỗ trợ các thị trường mới nổi và các nền kinh tế đang phát triển:

Các nền kinh tế mới nổi và đang phát triển, đặc biệt là ở các khu vực như châu Phi và Mỹ Latinh, có tiềm năng đáng kể về sản xuất hydrogen phát thải thấp chi phí thấp. Để khai thác tiềm năng này, các chính phủ của các nền kinh tế tiên tiến và các ngân hàng phát triển đa phương nên cung cấp hỗ trợ có mục tiêu (bao gồm tài trợ và tài chính ưu đãi) để giải quyết các thách thức chính như tiếp cận tài chính - đây là rào cản lớn đối với các nhà phát triển dự án ở các nền kinh tế mới nổi và đang phát triển.

Phát triển các dự án này có thể giúp đáp ứng nhu cầu trong nước, giảm sự phụ thuộc vào nhập khẩu và tiềm năng cho phép xuất khẩu hydrogen, hoặc các sản phẩm dựa trên hydrogen như sắt đúc viên nóng và phân bón.

7. Kết luận:

Hydrogen phát thải thấp đang dần khẳng định vai trò quan trọng trong chiến lược chuyển đổi năng lượng toàn cầu, với tiềm năng đóng góp đáng kể vào việc giảm phát thải trong các lĩnh vực khó giảm carbon như công nghiệp nặng và vận tải đường dài. Tuy nhiên, mặc dù đã có những tiến bộ đáng kể trong những năm gần đây về công nghệ, đầu tư và khung chính sách, nhu cầu hydrogen phát thải thấp vẫn chỉ chiếm tỷ trọng nhỏ trong tổng nhu cầu hydrogen toàn cầu.

Để đưa thế giới vào quỹ đạo phù hợp với mục tiêu phát thải ròng bằng không vào năm 2050, cần có sự tăng tốc đáng kể trong việc triển khai hydrogen phát thải thấp. Đây là một nhiệm vụ thách thức, đòi hỏi sự hợp tác chặt chẽ liên chính phủ, ngành công nghiệp và các bên liên quan khác để vượt qua các rào cản về chi phí, cơ sở hạ tầng và chính sách.

Các khuyến nghị chính sách được đề xuất trong bài viết bao gồm việc thúc đẩy nhu cầu, hỗ trợ sản xuất, phát triển cơ sở hạ tầng đến hợp tác quốc tế. Những khuyến nghị này sẽ cung cấp một khung làm việc toàn diện để thúc đẩy sự phát triển của ngành hydrogen phát thải thấp. Nếu được thực hiện hiệu quả, những biện pháp này có thể giúp mở khóa tiềm năng đầy đủ của hydrogen như một yếu tố then chốt trong quá trình chuyển đổi năng lượng sạch toàn cầu.

Tuy nhiên, thời gian là yếu tố quan trọng. Để đạt được các mục tiêu khí hậu tham vọng, các nỗ lực phải được tăng cường ngay từ bây giờ. Mỗi năm trì hoãn không chỉ làm tăng thách thức để đạt được mục tiêu phát thải ròng bằng không, mà còn làm mất đi cơ hội phát triển kinh tế và xã hội mà hydrogen phát thải thấp có thể mang lại.

Kỳ tới: Phân tích vai trò của hydrogen trong quá trình giảm carbon ngành công nghiệp nặng và lọc hóa dầu

TS. PHÙNG QUỐC HUY - TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU NĂNG LƯỢNG CHÂU Á - THÁI BÌNH DƯƠNG (APERC)

Tài liệu tham khảo:

1. IEA. (2024). International Energy Agency (IEA). Global Hydrogen Outlook 2024.

2. IRENA. (2023). International Renewable Energy Agency. Geopolitics of the Energy Transformation: The Hydrogen Factor.

3. Hydrogen Council. (2023). Hydrogen Insights Report.

4. Bloomberg New Energy Finance (BNEF). (2023). Hydrogen Economy Outlook.

5. McKinsey & Company. (2023). Hydrogen: The next wave for electric vehicles?

6. Energy Transitions Commission. (2023). Making the Hydrogen Economy Possible.

7. IPHE. (2023). International Partnership for Hydrogen and Fuel Cells in the Economy. Methodology for Determining the Greenhouse Gas Emissions Associated with the Production of Hydrogen.