Nga đã đến lúc chuyển đổi sang thị trường hydro?

Đức: Nhập khẩu hay tự sản xuất hydro?

Cơ sở sản xuất hydro "sạch" qui mô công nghiệp đầu tiên ở châu Âu

Hè năm ngoái, Liên minh châu Âu đã thông qua Chiến lược phát triển năng lượng hydro. Vấn đề này sớm nhận được sự quan tâm đặc biệt ở Liên bang Nga, nơi từ trước đến nay rất ít quan tâm đến các nguồn năng lượng tái tạo và các khía cạnh khác của năng lượng tái tạo. Chính phủ Nga đã phê duyệt kế hoạch hành động phát triển năng lượng hydro, với rất ít chi tiết. Căn cứ kế hoạch này, các bộ và ban ngành liên quan phải trình bày một chính sách chính thức cho sự phát triển của ngành vào quý 1/2021.

Hydro không được tạo ra ở bất kỳ đâu dưới dạng khoáng chất mà là dẫn xuất của các nguồn năng lượng khác. Năng lượng hydro là một hướng phát triển mới vì hạn chế của các hệ thống lưu trữ năng lượng, như pin lưu trữ công nghiệp, hiện tại chưa thể phát triển một cách quy mô. Nhiều quốc gia đang tiến tới giảm thiểu carbon nên việc sử dụng hydro trong các quy trình công nghiệp cũng đang được xem xét, đặc biệt để thay thế cho than trong luyện kim.

Hydro "xanh" hiện nay vẫn còn đang khá đắt, và quá trình chuyển đổi kép (từ các nguồn năng lượng tái tạo - hydro - điện được tạo ra từ nó) sẽ làm tiêu hao đi hơn một nửa lượng điện được tạo ra từ các tuabin gió hoặc các tấm pin mặt trời. Các quốc gia và khu vực có tỷ trọng năng lượng tái tạo cao, vào một số thời điểm nhất định, do sự khác biệt về tiêu thụ và cơ cấu phát điện, phải đối mặt với vấn đề "dư thừa" điện do các nguồn năng lượng tái tạo tạo ra. Khi tỷ trọng tăng này lên thì các vấn đề liên quan đến lưu trữ năng lượng thừa cần được giải quyết.

Trung Quốc hiện đang rất quan tâm đến năng lượng hydro. Ngoài các khía cạnh trên, trong bối cảnh ngày càng phụ thuộc vào nhập khẩu dầu, Trung Quốc đang nghiên cứu tất cả các giải pháp năng lượng thay thế có thể cho lĩnh vực vận tải, trong đó hydro sẽ đóng một vai trò nhất định. Trong bối cảnh này, Liên bang Nga đang tích cực tham gia vào chương trình nghị sự về hydro. Lý do rất rõ ràng là để không phải đuổi theo thời đại như đã tụt hậu trong các lĩnh vực năng lượng khác như LNG và năng lượng tái tạo.

Nga sẽ đóng vai nào trong thị trường hydro?

Ở đây câu hỏi chính được đặt ra - Nga sẽ đóng vai nào trong thị trường hydro? Thị trường nội địa là một phân khúc rất hạn hẹp. Các ngành đường sắt và đường thủy ở Nga hiện đang nhen nhóm thực hiện một số dự án chạy hydro trên các phương tiện của mình. Một thị trường với nhiều loại thiết bị sẽ được tạo ra trên cơ sở các tuabin tương đồng chạy bằng nhiên liệu hydro (hoặc hỗn hợp với khí) và các máy điện phân cũng sẽ được hình thành. Nga có thể sẽ tìm được thị phần của riêng mình trong lĩnh vực này, tuy nhiên, cho đến nay, chưa có hướng đi cụ thể nào. Rosatom - tập đoàn có năng lực rất lớn trong lĩnh vực cơ khí, với những hạn chế trong phát triển các dự án năng lượng ở nước ngoài có thể dẫn đầu lĩnh vực sản xuất hydro tại Nga. Với tiềm năng sẵn có, cùng với sự tham gia thị trường năng lượng gió (Top-3 của Nga) thì việc kết hợp 2 loại năng lượng này để tạo gia vị trí tiên phong trong năng lượng hydro với Tập đoàn này là không khó.

Thị trường hydro trên thế giới chưa hình thành.

Ngay cả 70 triệu tấn hydro hiện được sản xuất trên thế giới (con số khá khiêm tốn so với tổng lượng tài nguyên tiêu thụ) là hydro được sản xuất tại các nhà máy lọc dầu với sự trợ giúp của quá trình cải tạo hơi nước của metan (hydro “xám"). Với lượng carbon dioxide được giải phóng trong quá trình sản xuất đi kèm với việc giải phóng năng lượng, theo quan điểm của chương trình khí hậu, việc đốt cháy hydro như vậy thậm chí còn có hại hơn đốt trực tiếp khí methane. Tỷ trọng của các loại hydro thu được bằng các phương pháp tiên tiến vẫn còn rất nhỏ. Như với bất kỳ lĩnh vực năng lượng nào khác, sự phát triển của năng lượng hydro sẽ không nhanh chóng.

Ở Liên bang Nga, việc xuất khẩu nhiều loại hydro (khác nhau về cách thức sản xuất) đang được xem xét. Cũng có thể là "blue" hydro (có cùng một quá trình chuyển hóa metan, nhưng với sự thu giữ CO2 và lưu trữ sau đó), cũng có thể là “yellow" hydro (cách điện phân tương tự, nhưng sử dụng điện của nhà máy điện hạt nhân) và cũng có thể là “green” hydro, thu được từ cách phân hủy metan thành hydro và carbon (muội than), không thải ra carbon dioxide. Công nghệ “green” hydro hiện vẫn đang được phát triển và có vẻ hứa hẹn hơn hai công nghệ còn lại. Quá trình thu gom carbon dioxide (cần thiết trong trường hợp "green" hydro) là một chủ đề đã được thảo luận trên thế giới trong hơn một thập kỷ qua, nhưng mọi thứ chỉ giới hạn trong một vài dự án thử nghiệm.

Để sản xuất "yellow" hydro, năng lượng hạt nhân là cần thiết, và nếu nói về các nhà máy mới, chưa hết khấu hao, thì chi phí này cũng khá cao để có thể chuyển đổi thành hydro có lãi. Việc này còn tùy thuộc rất nhiều về tải trọng của từng nhà máy nguyên tử. Nếu xác định mặt hàng hydro trở thành mặt hàng xuất khẩu và có thể thu được ngoại tệ về thì phương án sử dụng năng lượng nguyên tử của Nga không thể loại trừ.

Thị trường người mua và phương thức vận tải hydro

Có hai vấn đề đáng quan tâm là thị trường người mua và phương thức vận tải hydro. Chính sách của châu Âu hướng đến “green” hydro, tất cả các loại hydro khác chỉ được coi như năng lượng gối đầu trong giai đoạn chuyển tiếp. Một câu hỏi tự nhiên được đặt ra là tại sao Nga phải đầu tư vào những công nghệ “yellow” hydro, nếu EU trong các chương trình phát triển năng lượng của mình nhấn mạnh rằng, về lâu dài, họ chỉ quan tâm đến “green” hydro?

Do chi phí vận chuyển đắt đỏ, nhiều cuộc thảo luận đã được tổ chức ở Đức để bàn về việc liệu nước này có cần nhập khẩu “green” hydro hay không, bất chấp thực tế là các kế hoạch chính thức của EU có nói về nhu cầu nhập khẩu khối lượng đáng kể. Có thể giả định trong 20-30-40 năm nữa Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc sẽ mua “blue” hydro của Nga, nhưng vấn đề về phương tiện vận tải sẽ phát sinh. Việc vận chuyển hydro bằng tàu chở dầu chỉ mới bắt đầu và giá vận tải sẽ không hề rẻ. Cách vận chuyển hydro rẻ nhất là qua đường ống, và trong một số trường hợp có thể trộn nhiên liệu này vào đường ống dẫn khí đang vận hành.

Ngày càng có nhiều ý kiến cho rằng Nord Stream có thể được sử dụng để vận chuyển hỗn hợp khí - hydro đến EU. Hơn nữa, đường ống đã có sẵn. Nhưng vận chuyển hydro qua đường ống đắt hơn gần 4 lần so với vận chuyển khí metan. Vì vậy, các cơ sở nhiệt phân để sản xuất “blue” hydro tốt nhất nên lắp đặt gần các tâm tiêu thụ hơn. Nếu Nga muốn xuất khẩu sang thị trường châu Á thì phải nghĩ đến phương tiện vận tải biển. Vận tải hydro dưới dạng các hợp chất nhất định, ví dụ, amoniac, thu được từ sự trợ giúp của hydro được tạo ra mà không thải CO2, sẽ có lợi về kinh tế hơn.

Cho đến nay, đầu tư vào năng lượng hydro, có thể nói là lĩnh vực khá mạo hiểm. Một mặt, có minh chứng như các bản kế hoạch của các nền kinh tế chủ chốt, bao gồm cả các nền kinh tế châu Á, không phát thải vào giữa thế kỷ này hoặc muộn hơn một chút. Để đạt được mục đích được nêu phải có các hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lớn tương tự như hydro. Mặt khác, kế hoạch chỉ là kế hoạch. Nhiều câu hỏi vẫn bị bỏ ngỏ như chi phí sản xuất và vận chuyển hydro. 20 năm trước có nhiều thách thức được đặt ra với năng lượng tái tạo và giờ đây đã và đang được giải quyết. Song đồng thời, một hệ quả khác cũng xuất hiện: các quốc gia có tỷ trọng nguồn năng lượng tái tạo cao đang sử dụng nhiều hơn năng lượng từ nguồn nội địa và nhập khẩu ít đi. Không loại trừ một kịch bản là do khó khăn trong vận chuyển, năng lượng hydro sẽ được tiêu thụ chủ yếu trong nước, thị trường châu Á sẽ sản xuất cho mình “blue” hydro trên cơ sở LNG.

Dù thế nào, lý do để sự phát triển xuất khẩu hydro tại Nga khá rõ. Trong dài hạn, ngoại hối từ dầu khí sẽ giảm, đất nước cần phải thay thế bằng các nguồn thu khác. Trong lĩnh vực năng lượng, lợi thế cạnh tranh của Nga hiện tại nằm ở lĩnh vực dầu khí, với chi phí sản xuất tương đối thấp. Lợi thế này mang tính cạnh tranh trong bao lâu và Nga có thể làm gì để tạo ra thế xuất khẩu cạnh tranh trong trường hợp xuất khẩu dầu khí giảm và năng lượng thay thế chưa có thị trường tiêu thụ tích cực là vấn đề đang bị bỏ ngỏ và phụ thuộc vào nhà tiêu thụ đang mỗi ngày ra các điều kiện có lợi cho mình hơn.

Viễn Đông