Hydrat khí - nguồn năng lượng tương lai

H2 - Năng lượng tương lai (Kỳ 2)

Các chương trình phát triển công nghệ hydro trên thế giới

Sự phát triển các công nghệ hydro có tầm quan trọng chiến lược đối với chính phủ của một số quốc gia cũng như đối với giới doanh nghiệp. Chúng ta đang nói về hàng trăm công ty lớn nhỏ trên khắp thế giới đang tham gia vào hàng nghìn sáng kiến phát triển năng lượng hydro.

Trong Liên minh châu Âu (EU), Vương quốc Anh và Đức là các thành viên tích cực nhất. Tuy nhiên đến năm 2017, sáng kiến chung châu Âu có tên Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking (FCH JU) ra đời và đến tháng 5/2018 đã kết nối 89 khu vực và thành phố thuộc 22 nước thành viên EU. (Figure 11). Các thành viên tham gia sáng kiến này tuyên bố mong muốn sử dụng các công nghệ hydro trong các chiến lược năng lượng của mình như là một phần của quá trình chuyển đổi năng lượng, bao gồm việc thực hiện các dự án trị giá khoảng 1,8 tỷ euro trong vòng 5 năm.

Chương trình phát triển công nghệ hydro của Nhật bản mang tên Strategic Roadmap for Hydrogen and Fuel Cells ra đời vào mùa hè năm 2014. Mục tiêu của chương trình thậm chí còn rộng hơn cả chương trình nghị sự về công nghệ hay khí hậu - mở rộng việc xây dựng xã hội tương lai dựa trên nền tảng hydro. Lộ trình bao gồm các mục tiêu cụ thể đối với một số công nghệ của chuỗi công nghệ sản xuất, lưu trữ, vận chuyển và sử dụng hydro với các mốc quan trọng trong các năm 2020, 2025, 2030 và 2050.

Vì vậy, mục tiêu về sử dụng hydro ở Nhật Bản là tăng từ 200 tấn hiện tại mỗi năm lên 10 triệu tấn/năm vào năm 2050 (tăng 50.000 lần). Hỗ trợ nhà nước cho chương trình năm 2017 là khoảng 310 triệu euro và dự kiến tăng lên vài tỷ euro và năm 2040.

Sự lãnh đạo của Nhật Bản trong phát triển công nghệ hydro được công nhận trên trường quốc tế. Tháng 10/2018, Hội nghị chuyên đề cấp bộ trưởng năng lượng mang tên “Hydrogen Energy Ministerial” lần đầu tiên được diễn ra tại Tokyo với sự tham gia của đại diện 19 nước, Liên minh châu Âu, Cơ quan năng lượng quốc tế (IEA). Các nhà lãnh đạo đã thống nhất về bốn phương hướng chính trong phát triển nền kinh tế hydro, bao gồm:

(1) Hợp tác công nghệ, phối hợp và hài hòa các quy định, quy tắc và tiêu chuẩn;

(2) Tạo điều kiện trao đổi thông tin, nghiên cứu và phát triển quốc tế chung, tập trung vào cơ sở hạ tầng và an toàn hydro để đảm bảo nguồn cung cấp;

(3) Nghiên cứu và đánh giá tiềm năng của hydro trong tất cả các lĩnh vực, bao gồm cả tiềm năng giảm phát thải CO2 và các chất gây ô nhiễm khác;

(4) Giáo dục và quảng bá nền kinh tế hydro.

Chương trình phát triển hydro của Mỹ bắt đầu từ những năm 1970. Trong thế kỷ XXI, chương trình này được tiếp thêm động lực mới - khoản tài trợ hàng năm của Chương trình US DOE Hydrogen and Fuel Cell Program trị giá 120 triệu USD, và tăng lên 240 triệu USD trong giai đoạn 2004 - 2011. Cũng trong giai đoạn 2018 - 2019, tiểu bang California (Mỹ), Úc và Hàn Quốc cũng thông báo về các chiến lược hydro của mình.

Ở cấp độ doanh nghiệp, nổi tiếng nhất là sự liên kết trong lĩnh vực công nghệ hydro mang tên Hội đồng Hydro (Hydrogen Council). Tổ chức này được thành lập năm 2017 tại Davos, Thụy Sỹ và đến cuối năm 2018 thu hút 53 tập đoàn toàn cầu từ 11 quốc gia tham dự với tổng số nhân viên là 3,8 triệu người và doanh thu hàng năm đạt 1.800 tỷ euro. Trong chương trình nghiên cứu của mình, các thành viên của Hội đồng Hydro tuyên bố sẵn sàng đầu tư ít nhất 1,9 tỷ euro mỗi năm trong giai đoạn 2018 - 2022 cho lĩnh vực R&D và đa dạng hóa thị trường. Tầm nhìn dài hạn của tổ chức này là thành lập thị trường hydro và thị trường công nghệ hydro trị giá 2.500 tỷ USD vào năm 2050, đồng thời tạo ra hơn 30 triệu việc làm và nâng cao vai trò của hydro như một nguồn năng lượng trong cơ cấu tiêu thụ các nguồn năng lượng toàn cầu từ 0% lên 18%.

Để so sánh, IEA đánh giá giá trị đầu tư của các doanh nghiệp toàn cầu vào hoạt động R&D trong lĩnh vực năng lượng là khoảng 90 tỷ USD mỗi năm. Dẫn đầu trong lĩnh vực đầu tư R&D là các công ty ô tô với gần 40 tỷ USD và đầu tư thấp nhất là công nghệ nhà máy điện hạt nhân, với chỉ 2 tỷ USD.

Việc đánh giá các khoản đầu tư R&D vào công nghệ hydro vẫn còn khó khăn vì chúng được đồng thời được tính đến trong các lĩnh vực vận tải, lưu trữ năng lượng, dầu khí, năng lượng điện, năng lượng cho các tòa nhà…Nhưng một thông số quan trọng không kém là quy mô triển vọng của thị trường công nghệ hydro.

Dự báo thị trường công nghệ hydro toàn cầu

Phần lớn dự báo về thị trường hydro toàn cầu tập trung đều kết hợp trong hai đặc điểm - sự không thống nhất và mâu thuẫn giữa các quan điểm dự báo (Figure 12).

Nếu như dự báo của IRENA, Shell, ARENA cho rằng, sản lượng điện hydro sẽ đạt 500 -2000 TW.h vào năm 2050 thì Hội đồng hydro nhận định sản lượng này sẽ lớn hơn nhiều và đạt khoảng 16.100 TW.h, chiếm 18% tiêu thụ năng lượng toàn cầu. Những dự báo quốc gia và khu vực do Bộ Năng lượng Mỹ thực hiện năm 2016, Ủy ban biến đổi khí hậu Anh quốc vào năm 2018 và Navigant năm 2019 còn phức tạp hơn. Trong kịch bản thuận lợi nhất cho phát triển năng lượng hydro, tiêu thụ nguồn năng lượng này sẽ chiếm từ 12-19% trong cơ cấu tiêu thụ năng lượng tại Mỹ, Anh và Liên minh châu Âu.

Theo số liệu của IEA, chỉ có nguồn nhiên liệu hóa thạch là khí đốt (22%), than đá (27%) và dầu mỏ (32%) chiếm tỷ trọng lớn trong tiêu thụ năng lượng cuối cùng toàn cầu, lớn hơn 12-19% tương lai của hydro. Điều này có nghĩa là vào năm 2050, vai trò của hydro trong ngành năng lượng toàn cầu có thể tương đương với vai trò của một trong những nhiên liệu hóa thạch kể trên và sẽ có tầm quan trọng hơn nhiều so với vai trò hiện tại của thủy điện, điện hạt nhân và năng lượng sinh học cộng lại.

Bằng cách này hay cách khác, chúng ta đang nói về tiềm năng tăng trưởng tối đa của thị trường hydro khoảng 6,5 lần đến năm 2050 tính từ mốc hiện tại. Và điều đáng nói là thị trường hydro tương lai sẽ là nơi giao dịch hydro sạch - sản xuất từ các nguồn năng lượng không hoặc ít phát thải carbon, không tính đến lượng hydro được sản xuất từ các nguồn nhiên liệu hóa thạch, có phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính.

Tiềm năng của thị trường này chỉ có thể được hiện thực hóa nếu thế giới diễn ra sự thay đổi căn bản và nhân rộng các công nghệ của chuỗi sản xuất hydro.