Vì sao Việt Nam cần phát triển nhiệt điện than? (Bài 3)

Vì sao Việt Nam cần phát triển nhiệt điện than? (Bài 1)
Vì sao Việt Nam cần phát triển nhiệt điện than? (Bài 2)

BÀI 3: CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN THAN SẠCH VÀ MỤC TIÊU CHỐNG BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Những nỗ lực quốc tế nhằm giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu đã hết sức quan tâm đến phát thải carbon từ ngành điện, trong đó than được coi là một nguồn phát thải được đặc biệt chú trọng.

Với dự báo nhu cầu than toàn cầu đến năm 2040 sẽ tăng khoảng 15%, việc giảm phát thải carbon từ nguồn nhiệt điện than trở thành trọng tâm chính sách tại nhiều quốc gia như một phần của chiến lược giảm phát thải tổng thể.

Mặc dù khoảng một nửa các nhà máy nhiệt điện (NMNĐ) chạy than được xây dựng trong năm 2011 đã sử dụng công nghệ quá siêu tới hạn (ultra supercritical - USC) hiệu suất cao phát thải thấp (high-efficiency low-emissions - HELE), trên thế giới vẫn còn gần 75% các tổ máy nhiệt điện than với hiệu suất thấp và không phải công nghệ HELE đang vận hành.           

Nhìn một cách tổng thể, hiệu suất trung bình của nguồn nhiệt điện than trên thế giới hiện nay là 33% - 35%. Theo một khảo sát tại nhiều nước trên thế giới, hiệu suất nhiệt điện than nằm trong giải từ 26% tại Ấn Độ, đến 41% tại Pháp. Tại những nước đã triển khai rộng rãi công nghệ HELE đều có các nhà máy nhiệt điện than hiệu quả nhất.

Hiện nay, trên thế giới có ba loại công nghệ nhiệt điện than phổ biến. Nhiều nhất là công nghệ dưới tới hạn (subcritical) mà mọi người vẫn quen gọi là công nghệ truyền thống, với hiệu suất trung bình 38%. Tiếp đến là loại siêu tới hạn (supercritical - SC), hiệu suất trung bình 42%. Sau đó là loại quá siêu tới hạn (ultra supercritical - USC (HELE)), hiệu suất lên tới 44 - 47%. Loại công nghệ hiện đại nhất đang được nghiên cứu phát triển là công nghệ quá siêu tới hạn tiên tiến (advanced ultra supercritical - AUSC) có hiệu suất lên tới 50%. 

Chi phí trả trước cho tổ máy công nghệ siêu tới hạn (SC) và quá siêu tới hạn (USC) khoảng 20-30% - đắt hơn tổ máy dưới tới hạn (subcritical).

Tuy nhiên, hiệu suất lớn hơn sẽ làm giảm chi phí nhiên liệu và giảm phát thải. Vì vậy, xét về tổng thể, các tổ máy nhiệt điện than công nghệ SC và USC sẽ mang lại hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường cao hơn nhiều so với công nghệ dưới tới hạn.

Các ví dụ cụ thể dưới đây chứng minh điều đó:

Nhà máy nhiệt điện than Isogo, Nhật Bản: Đây là nhà máy sử dụng công nghệ USC có công suất 1200 MW (2x600 MW), một tổ máy được đưa vào vận hành năm 2002, để thay thế cho nhà máy cũ (2x265 MW) với công nghệ dưới tới hạn, hoạt động từ những năm 60 của thế kỷ trước, một tổ vận hành năm 2009 nhằm đáp ứng nhu cầu tăng trưởng của khu vực, tổ máy này có hiệu suất 45%.

Hai tổ máy USC này phát thải 50% SOx, 80% NOx, 70% hạt bụi và 17% CO2 ít hơn so với các tổ máy cũ mà chúng thay thế.      

Nhà máy nhiệt điện nổi tiếng Lünen, Cộng hòa Liên bang Đức: Tại một quốc gia đang chuyển đổi mạnh mẽ sang năng lượng tái tạo đang được chính phủ đầu tư, việc xây dựng một nhà máy nhiệt điện than mới có vẻ như phi lý. Tuy nhiên, việc dừng các nhà máy điện hạt nhân đã đặt quốc gia này trước thách thức trong việc duy trì cung cấp điện một cách tin cậy và khẩn trương. Nhiều nhà máy điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch đang vận hành tại Đức đã hoạt động trên 25 năm, sắp tới sẽ được thay thế bởi các nhà máy có hiệu suất cao hơn, nhằm hỗ trợ những nỗ lực của quốc gia này trong việc giảm phát thải khí nhà kính. 

Nhà máy Nhiệt điện than Lünen có công suất 750 MW, tổng vốn đầu tư 1,4 tỷ Euro được khởi công xây dựng năm 2008, đưa vào vận hành tháng 12 năm 2013. NMNĐ Lünen sử dụng lò hơi công nghệ USC với thông số hơi chính là 28 Mpa (4060 psi) và 6000C. Tua bin hơi SST5-6000 do Siemens sản xuất có một silanh cao áp, một silanh trung áp và hai silanh hạ áp. Công nghệ USC của NMNĐ Lünen đã làm giảm được hơn 1 triệu tấn CO2 mỗi năm so với các NMNĐ than cỡ trung bình tại Đức.

Thêm vào đó, cùng với việc cung cấp điện, nhà máy còn cung cấp nước nóng cho sưởi ấm của khu vực. Hiệu suất của nhà máy khoảng 46% vừa đáp ứng yêu cầu nghiêm ngặt về bảo vệ môi trường của Đức vừa được coi là một NMNĐ đốt "than cứng" (anthracite) sạch nhất châu Âu.

Toàn cảnh nhà máy nhiệt điện Lünen, CHLB Đức - là nhà máy điện đốt "than cứng" sạch nhất châu Âu. Ảnh: Cornerstonemag

Tại Việt Nam, tính đến cuối năm 2015, tổng công suất nguồn nhiệt điện than là hơn 13.000 MW, với công nghệ truyền thống (dưới tới hạn). Theo Quy hoạch điện VII (hiệu chỉnh), công suất nguồn nhiệt điện than sẽ đạt tới 26.000 MW vào năm 2020, 48.000 MW năm 2025 và gần 60.000 MW (so với 55.000 MW vì tính đến công suất thay thế điện hạt nhân Ninh Thuận) năm 2030.

Với một khối lượng nguồn nhiệt điện than lớn như vậy, nếu vẫn phát triển các dự án với công nghệ dưới tới hạn truyền thống như các NMNĐ than đang vận hành và đang xây dựng hiện nay thì mục tiêu giảm tiêu thụ than dẫn đến giảm phát thải các loại khí bụi ô nhiễm môi trường, đặc biệt là giảm phát thải khí nhà kính tác động đến biến đối khí hậu toàn cầu, sẽ khó có thể đạt được. Vì vậy, trong thời gian tới 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 NMNĐ than mới, đặc biệt là các dự án lớn tại miền Tây Nam bộ. (Phản biện khoa học kỳ tới: Phát triển nhiệt điện than cần các giải pháp đồng bộ)

TS. NGUYỄN MẠNH HIẾN    

Tài liệu tham khảo: 

- Sitting the Benchmark: The World’s Most Efficiency Coal-fired Power Plants (CORNERSTONE - The Official Journal of the World Coal Industry)

- How are Supercritical Boilers different from Subcritical Boilers (Bright Hub Engineering)

(Khi sao chép, trích dẫn nội dung, số liệu từ bài viết này phải ghi rõ "nguồn", hoặc "theo": TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM)