Nhìn từ ngành công nghiệp hydrogen của CHLB Đức

Việt Nam với vai trò là trung tâm sản xuất hydrogen

Tầm nhìn chiến lược nói trên được thể hiện rõ trong Quy hoạch điện VIII với lộ trình đạt 72GW công suất năng lượng tái tạo vào năm 2030 và đạt mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050. Chiến lược quốc gia về Hydro của Việt Nam đặt mục tiêu sản xuất từ 100.000 đến 500.000 tấn hydro xanh mỗi năm vào năm 2030. Chiến lược làm nổi bật cam kết mạnh mẽ của Chính phủ trong việc thúc đẩy một tương lai năng lượng bền vững.

Hydrogen xanh mang lại cơ hội cho Việt Nam vừa hỗ trợ các ngành công nghiệp trong nước vừa vươn lên trở thành một nhân tố quan trọng trong nền kinh tế hydrogen toàn cầu. Tại thị trường trong nước, hydro có thể giúp giảm phát thải carbon trong các lĩnh vực như công nghiệp nặng, giao thông vận tải và phát điện. Trên thị trường quốc tế, Việt Nam có tiềm năng xuất khẩu hydrogen và các dẫn xuất như amoniac hoặc methanol đến các thị trường trọng điểm như Nhật Bản, Hàn Quốc và châu Âu, khẳng định vị thế dẫn đầu về năng lượng xanh.

Các công nghệ sản xuất hydrogen

Điện phân đóng vai trò then chốt trong quá trình sản xuất hydrogen và có thể được chia thành ba phương pháp chính: điện phân màng trao đổi proton (PEM), điện phân kiềm (ALK) và điện phân màng trao đổi anion (AEM). Mỗi công nghệ có cơ chế hoạt động, hiệu suất và mức độ phù hợp riêng đối với từng ứng dụng, trong đó công nghệ điện phân PEM mang lại nhiều lợi thế cho Việt Nam nhờ tỷ lệ năng lượng tái tạo như điện mặt trời và điện gió đang tăng nhanh. Với thời gian phản hồi nhanh, công nghệ này có thể hoạt động hiệu quả ngay cả khi nguồn năng lượng tái tạo có tính gián đoạn và biến động cao. Do vậy quá trình sản xuất hydrogen luôn ổn định dù nguồn điện đầu vào thay đổi. Sản phẩm đầu ra hydrogen từ điện phân PEM có độ tinh khiết cao và đáp ứng yêu cầu của ngành giao thông mà không cần đến các bước xử lý bổ sung tốn kém. Do đó, điện phân PEM là lựa chọn phù hợp nhất cho Việt Nam nhờ tính linh hoạt, hiệu suất cao và sản phẩm hydrogen có độ tinh khiết cao. Những đặc điểm này giúp công nghệ PEM tận dụng tối đa tiềm năng năng lượng tái tạo của Việt Nam và góp phần xây dựng một nền kinh tế hydrogen bền vững.

Nhu cầu mở rộng nhanh chóng năng lực sản xuất máy điện phân và giảm chi phí

Việc mở rộng nhanh chóng năng lực sản xuất máy điện phân là điều cần thiết để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về hydrogen xanh trên toàn cầu. Nghiên cứu của Hội đồng Hydrogen toàn cầu đã công bố đặt mục tiêu xây dựng 375GW công suất điện phân đến năm 2030. Trong khi đó Chiến lược Hydrogen Quốc gia của Đức hướng đến mục tiêu gần 10GW trong cùng năm. Tuy nhiên, đến nay Đức mới chỉ triển khai khoảng 153,7MW cho thấy cần phải đẩy nhanh tiến độ thực hiện.

Do nhu cầu về công suất điện phân ngày càng tăng, việc đẩy mạnh sản xuất máy điện phân có thể tích hợp với năng lượng tái tạo cần được triển khai ngay lập tức. Việc này đóng vai trò quan trọng trong việc đạt được các mục tiêu khí hậu toàn cầu và giảm phát thải carbon trong hệ thống năng lượng. Một yếu tố then chốt để mở rộng thành công ngành công nghiệp hydrogen là giảm chi phí sản xuất máy điện phân. Tập đoàn NEUMAN & ESSER CHLB Đức đã giảm chi phí này bằng cách tiêu chuẩn hóa quy trình sản xuất, cụ thể là áp dụng mô hình nền tảng để đồng bộ hóa các dòng máy điện phân với mô hình 1MW đến 2,5MW và mô hình 3MW - 5MW.

Hydrogen và các dẫn xuất từ hydrogen

Sản xuất các dẫn xuất của hydrogen như amoniac, metanol và nhiên liệu tổng hợp giúp nâng cao tính linh hoạt và hiệu quả kinh tế của ngành công nghiệp hydrogen tại Việt Nam. Các dẫn xuất này dễ lưu trữ và vận chuyển hơn so với hydrogen tinh khiết và vì vậy phù hợp cho xuất khẩu và nhiều ứng dụng khác. Bằng cách đầu tư vào sản xuất các dẫn xuất, Việt Nam có thể mở rộng thị trường và cung cấp giải pháp phù hợp cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau như sản xuất phân bón, nhiên liệu hàng hải và hóa chất.

Việt Nam có thể tận dụng hydro trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong ứng dụng công nghiệp, hydro xanh có thể thay thế nhiên liệu hóa thạch trong các ngành công nghiệp phát thải cao như sản xuất thép và xi măng. Trong lĩnh vực giao thông vận tải: pin nhiên liệu hydro cung cấp giải pháp bền vững cho các phương tiện hạng nặng, xe buýt và vận tải biển. Trong lưu trữ năng lượng và phát điện: Hydro có thể cân bằng lưới điện năng lượng tái tạo của Việt Nam bằng cách lưu trữ điện dư thừa và phát điện vào những thời điểm nhu cầu cao. Trong lĩnh vực xuất khẩu: hydro và các sản phẩm dẫn xuất có thể được xuất khẩu sang các quốc gia nhập khẩu năng lượng, tạo ra nguồn thu nhập mới.

Ngành công nghiệp hydrogen Đức xác định phát triển công suất điện phân nội địa đạt 10GW vào năm 2030 là một nhiệm vụ quan trọng. Việc thiết lập công suất này không chỉ bảo đảm thực hiện thành công các mục tiêu bảo vệ khí hậu mà còn góp phần đáng kể vào sự ổn định, an ninh nguồn cung, hiệu quả kinh tế và tính bền vững về môi trường của toàn bộ hệ thống năng lượng. Hội đồng Hydrogen Quốc gia của Chính phủ Đức nhấn mạnh rằng, việc mở rộng điện phân trong nước cần ưu tiên triển khai các hệ thống điện phân phục vụ hệ thống năng lượng.

Các hệ thống điện phân được coi là “hệ thống điện phân phục vụ hệ thống” khi chúng được tích hợp vào tổng thể hệ thống năng lượng. Điều này có nghĩa là thiết bị điện phân phải kết nối với các hệ thống phụ như nguồn năng lượng tái tạo, máy nén, hệ thống lưu trữ, đường ống hoặc các đơn vị tiêu thụ. Khi quy hoạch các hệ thống điện phân phục vụ hệ thống, toàn bộ chuỗi giá trị của hydrogen và sự tương tác của nó với hệ thống năng lượng tổng thể cần được xem xét.

Các cơ chế hỗ trợ cho “hệ thống điện phân phục vụ hệ thống” cần được triển khai tại Việt Nam nhằm thúc đẩy quyết định đầu tư vào lĩnh vực này. Cơ sở của các chương trình tài trợ là việc xây dựng các tiêu chí rõ ràng về tính hữu ích của hệ thống, với mục tiêu tối ưu hóa hỗ trợ cho lưới điện và tích hợp vào cơ sở hạ tầng hydrogen. Dựa trên các tiêu chí này, công suất dành cho các hệ thống điện phân sẽ được đấu thầu hàng năm nhằm khuyến khích đổi mới sáng tạo và nâng cao hiệu quả chi phí. Các nhà vận hành hệ thống điện phân sẽ tham gia quá trình xét duyệt tài trợ theo cơ chế cạnh tranh. Những yếu tố quan trọng được xem xét bao gồm: vị trí gần nguồn năng lượng tái tạo, khả năng tích hợp vào cơ sở hạ tầng hydrogen hiện có hoặc đang được quy hoạch, và mô hình vận hành linh hoạt để hỗ trợ ổn định lưới điện.

Hợp tác quốc tế đóng vai trò quan trọng trong việc mở rộng quy mô ngành công nghiệp hydro của Việt Nam. Việc hợp tác với các quốc gia có công nghệ tiên tiến như Đức, Nhật Bản và Hàn Quốc sẽ tạo điều kiện tiếp cận công nghệ hiện đại, nguồn vốn và chuyên môn kỹ thuật.

Sản xuất và xuất khẩu hydro đòi hỏi các khoản đầu tư lớn vào công nghệ, cơ sở hạ tầng và phát triển thị trường. Hợp tác quốc tế không chỉ giúp giảm thiểu rủi ro tài chính mà còn thúc đẩy chuyển giao công nghệ và mở rộng cánh cửa tới các thị trường hydro đã phát triển. Ngoài ra, những mối quan hệ này còn hỗ trợ Việt Nam đáp ứng các tiêu chuẩn bền vững toàn cầu, qua đó nâng cao uy tín và khả năng cạnh tranh của Việt Nam trên thị trường hydro xanh quốc tế.

Việt Nam có nền tảng vững chắc để trở thành quốc gia dẫn đầu trong nền kinh tế hydro toàn cầu nhờ nguồn tài nguyên năng lượng tái tạo phong phú, vị trí địa lý thuận lợi và chính sách định hướng rõ ràng. Chiến lược tập trung vào các ứng dụng trong nước, xuất khẩu hydro và các dẫn xuất, cùng với việc thúc đẩy hợp tác quốc tế, sẽ giúp Việt Nam đạt được các mục tiêu khí hậu và đóng góp quan trọng vào quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu. Việc thực hiện Quy hoạch Phát triển điện VIII và Chiến lược quốc gia về hydrogen sẽ đóng vai trò quyết định, bảo đảm Việt Nam hoàn thành các mục tiêu tham vọng về giảm phát thải CO2 và thúc đẩy chuyển đổi sang năng lượng bền vững trên toàn thế giới.