Nhu cầu điện tăng, chi phí nhiên liệu hóa thạch cao

Nghiên cứu mới nhất của Wärtsilä - Tập đoàn về các giải pháp năng lượng linh hoạt dựa trên công nghệ động cơ đốt trong (ICE), trong số các quốc gia ở Đông Nam Á, Việt Nam là nước có sự gia tăng nhu cầu điện mạnh mẽ nhất từ sau đại dịch COVID-19, riêng quý 1 năm 2022, tỷ lệ nhu cầu trung bình tăng 5,8% so với cùng kỳ năm 2021 và vượt mức trước đại dịch (quý 1 năm 2019) là 15,8% .

Nhu cầu tăng cùng với giá điện sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch vốn đã cao làm tăng nguy cơ thiếu điện trong những năm tới khi các nhà máy điện buộc phải cắt giảm sản lượng. Chẳng hạn, giá than đã tăng đáng kể trong hai năm qua, từ khoảng 50 USD/tấn vào tháng 7 năm 2020 lên hơn 400 USD/tấn như hiện nay.

Từ năm 2015, Việt Nam đã chuyển từ nước xuất khẩu ròng năng lượng sang nước nhập khẩu ròng. Năm 2019, khoảng 50% lượng than sử dụng ở Việt Nam có nguồn gốc từ nước ngoài và nhập khẩu ròng dầu chiếm 30% tổng lượng tiêu thụ dầu (GSO, 2020). Theo Viện Năng lượng thuộc Bộ Công Thương, với tốc độ hiện tại, các nguồn tài nguyên như than, khí đốt tự nhiên và dầu thô trong nước của Việt Nam dự kiến sẽ chỉ đủ tiêu dùng trong lần lượt 70, 45 và 18 năm tới. Từ những điều kiện trên, hệ thống điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch hiện tại là không khả thi về mặt kinh tế.

Một yếu tố then chốt khác làm suy giảm tính kinh tế của nhà máy điện từ nguồn nhiên liệu hóa thạch là vấn đề tài chính. Các nhà đầu tư quốc tế đã bắt đầu dừng đầu tư vào điện than, trong đó, hơn 100 ngân hàng, công ty bảo hiểm, nhà quản lý và chủ sở hữu tài sản trên thế giới đã và đang công bố kế hoạch thoái vốn khỏi các dự án khai thác than và các nhà máy nhiệt điện than . Vì vậy, rất nhiều dự án điện than mới tại Việt Nam sắp tới sẽ gặp khó khăn để triển khai. Để bảo vệ các nguồn đầu tư trong tương lai, Việt Nam cần xây dựng hệ thống điện sạch nhằm thu hút các nhà đầu tư nước ngoài.

Wärtsilä tổ chức hội thảo công bố nghiên cứu và giải pháp cho hệ thống điện Việt Nam..

Wärtsilä đã tiến hành mô phỏng bốn kịch bản cho quá trình chuyển đổi năng lượng tại Việt Nam đến năm 2050. Các kịch bản này triển khai công nghệ có sẵn hiện nay với mức chi phí thấp để đáp ứng nhu cầu điện, dựa trên các mức độ phát thải khác nhau vào năm 2050, từ kịch bản thông thường cho tới kịch bản Net zero:

1. Kịch bản thông thường (BAU) - không giới hạn mức phát thải từ ngành điện. Theo kịch bản này, Việt Nam sẽ phát thải 320 triệu tấn các-bon vào năm 2050, tăng gấp ba lần so với năm 2020, việc đạt Net zero là không khả thi.

2. Kịch bản giảm phát thải 50% - kịch bản này yêu cầu giảm 50% lượng phát thải vào năm 2050 so với kịch bản thông thường.

3. Kịch bản giảm phát thải 80% - kịch bản này yêu cầu giảm 80% lượng phát thải vào năm 2050 so với kịch bản thông thường.

4. Kịch bản Net zero - hệ thống điện không phát thải vào năm 2050.

Các kịch bản đề cập đến các mức độ tham vọng khác nhau về nguồn năng lượng tái tạo (NLTT) để đáp ứng nhu cầu điện năng vào năm 2050. Các kịch bản tập trung hoàn toàn vào ngành điện chứ không phải tổng thể hệ thống điện.

Tất cả các kịch bản đều cho thấy, để đáp ứng nhu cầu điện ngày càng tăng, xây dựng được hệ thống điện Net zero và đạt được mục tiêu độc lập năng lượng, NLTT cần là nguồn chính thay thế nhiên liệu hóa thạch. Để đạt được mục tiêu Net zero vào năm 2050, lượng phát thải từ ngành điện tại Việt Nam phải đạt đỉnh vào năm 2030.

Những hành động được thực hiện lúc này sẽ quyết định lộ trình giảm phát thải carbon trong dài hạn

Việc chuyển từ hệ thống điện vốn dựa vào các nguồn điện chạy bằng nhiên liệu hóa thạch và thích ứng với sự bất ổn định của NLTT là một quá trình phức tạp và kéo dài trong nhiều năm. Bên cạnh đó, việc này đòi có hỏi hiểu biết rõ ràng về mối tương quan giữa chiến lược ngắn hạn và dài hạn. Việt Nam sẽ không thể hưởng trọn vẹn các lợi ích mà hệ thống điện dựa trên các nguồn NLTT đem lại trừ khi thực hiện một số bước then chốt trong vòng 5-8 năm tới. Để minh hoạ, Wärtsilä đã thể hiện các kết quả mô phỏng hệ thống điện bằng 5 bước then chốt theo trình tự nhằm nâng vai trò của NLTT thành nguồn năng lượng chính.

Bước 1-2: Ngắn hạn (từ nay đến năm 2030):

1. Bổ sung đáng kể một lượng NLTT mới vào hệ thống điện

Quá trình vận hành hệ thống tối ưu về mặt chi phí đòi hỏi Việt Nam phải xây dựng nền tảng từ bây giờ để đưa NLTT (bao gồm thủy điện, năng lượng mặt trời, gió và năng lượng sinh học) trở thành nguồn sản xuất 50% sản lượng điện cho Việt Nam vào cuối năm 2030. Đối với nguồn điện gió và điện mặt trời, con số này thể hiện sự gia tăng đáng kể từ khoảng 10% tổng công suất phát hiện nay lên 30% vào năm 2030.

PDP8 đang hướng đến việc khuyến khích mở rộng công suất NLTT, cùng với sản xuất các dạng năng lượng mới như khí hydro và amoniac xanh. Tuy nhiên, hành động cần được thực hiện lúc này để Việt Nam có thể đạt mức phát thải đỉnh vào năm 2030, cũng như xây dựng một chuỗi cung ứng khí hydro xanh.

Lợi ích và thách thức khi sử dụng nhiên liệu tương lai.

Là quốc gia dẫn đầu khu vực ASEAN về sản xuất điện từ nguồn NLTT từ năm 2019, đến nay, đà phát triển NLTT của Việt Nam bắt đầu chững lại do thiếu cơ chế khuyến khích để thay thế các biểu giá cố định FIT cũ. Lúc này, Chính phủ Việt Nam cần có khung chính sách mới để hỗ trợ thu hút đầu tư vào các dự án NLTT có tính cạnh tranh hơn.

2. Bổ sung động cơ ICE linh hoạt và tích trữ năng lượng

Mỗi kịch bản được mô phỏng đều cho thấy yêu cầu về lượng công suất cân bằng hệ thống tăng đáng kể vào năm 2030 nhằm đảm bảo tính ổn định cho lưới điện cũng như nguồn NLTT. Để đạt được mục tiêu này, cần chuyển hướng đầu tư sang các nhà máy cân bằng hệ thống có tính linh hoạt để tích hợp NLTT vào hệ thống. Đến năm 2030, Việt Nam cần bổ sung vào hệ thống 7GW nguồn điện linh hoạt từ các động cơ ICE dạng mô-đun có khả năng đạt đầy tải trong vòng chưa đầy hai phút nhằm đảm bảo nguồn điện dự phòng và khả cân bằng hệ thống trong cả ngắn hạn lẫn dài hạn.

Nhà máy điện ICE.

Cùng với việc đảm bảo cân bằng hệ thống theo mùa và trong dài hạn nhờ công nghệ động cơ ICE, Việt Nam cũng cần có nguồn điện linh hoạt có thể ổn định lưới điện trong ngắn hạn thông qua việc sử dụng pin tích trữ năng lượng (ESS), có khả năng phản hồi theo từng mili giây để cân bằng sản lượng, tích trữ năng lượng dư thừa từ các nguồn NLTT. Mô phỏng cho thấy tới năm 2035, Việt Nam cần lắp đặt tới 1GW pin tích trữ năng lượng ngắn hạn (1-2 giờ).

Để tăng độ linh hoạt cho hệ thống điện, các cơ quan quản lý cần hành động ngay từ bây giờ bằng việc xây dựng các cơ chế thị trường nhằm khuyến khích đầu tư vào các nhà máy điện linh hoạt, ví dụ như các cơ chế thanh toán giá công suất và thị trường dịch vụ phụ trợ.

Bước 3-5: Kế hoạch trung và dài hạn (2030-2050):

3. Loại bỏ các nhà máy kém linh hoạt.

Một khi đã có đủ sản lượng điện từ nguồn NLTT cộng với khả năng cân bằng hệ thống từ các nhà máy điện ICE và hệ thống pin tích trữ, Việt Nam có thể tiến hành loại bỏ các nhà máy điện không linh hoạt trước đây, chẳng hạn như nhà máy điện than và dầu. Kịch bản Net zero và giảm 80% lượng phát thải cho thấy điện than có thể đạt đỉnh ở mức 30GW vào năm 2025 (52% tổng sản lượng điện) trước khi giảm về 31%/34% vào năm 2030 và 12%/16% tổng sản lượng điện vào năm 2035. Cả hai kịch bản này đều không tính đến việc bổ sung điện than mới sau năm 2025 ngoài các dự án hiện đang trong quá trình xây dựng.

Để giảm 80% lượng phát thải, NLTT cần đạt 76% công suất lắp đặt vào năm 2050 và để đạt mục tiêu Net zero, 85% sản lượng điện phải đến từ các nguồn NLTT. Tới năm 2050, mỗi kịch bản đều yêu cầu lần lượt 23/26 GW từ nhà máy điện linh hoạt (ICE) và 29/64GW từ hệ thống pin tích trữ năng lượng (ESS).

Biểu đồ: Công suất lắp đặt (GW) tại Việt Nam vào năm 2050 dựa trên các kịch bản khác nhau.

4. Chuyển đổi sang nhiên liệu bền vững

Bước cuối cùng giúp Việt Nam đạt mục tiêu Net zero cho hệ thống điện là sản xuất nhiên liệu bền vững như khí hydro xanh để làm nguồn nhiên liệu chính cho các động cơ linh hoạt ICE.

Ở kịch bản Net zero, đến năm 2050, Việt Nam cần xây dựng hệ thống có công suất 646 GW, tăng 63% so với mức 396GW của kịch bản thông thường. Công suất năng lượng mặt trời sẽ tăng gấp đôi, từ 118GW theo kịch bản thông thường lên thành 239GW theo kịch bản Net zero. Thêm vào đó, công suất điện gió cũng sẽ tăng 90% vào năm 2050, từ 90GW theo kịch bản thông thường lên thành 171GW theo kịch bản Net zero. Ngoài việc cung cấp đủ điện để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng tại Việt Nam, hệ thống điện đạt Net zero còn đem đến lượng điện dư thừa để sản xuất 52 TWh khí hydro xanh.

Ngược lại, các loại nhiên liệu bền vững như khí hydro xanh sẽ thay thế khí thiên nhiên và giúp cho các động cơ linh hoạt ICE có thể chạy bằng nhiên liệu trung hòa các-bon. Khí hydro xanh sản xuất trong nước sẽ giúp đảm bảo an ninh năng lượng trong dài hạn, đồng thời giảm độ phụ thuộc vào các nguồn nhiên liệu nhập khẩu có mức giá cao và biến động liên tục cũng như thúc đẩy việc giảm phát thải từ các ngành khác như giao thông và công nghiệp nặng.

5. Loại bỏ hoàn toàn nhiên liệu hóa thạch

Kịch bản Net zero và giảm phát thải 80% cho thấy nguồn đầu tư vào các dự án nguồn NLTT và nguồn điện linh hoạt sẽ giúp Việt Nam loại bỏ hầu hết các nhà máy điện than vào năm 2040 trước khi kết thúc thời gian vận hành của các nhà máy hiện tại. Đối với một lượng nhỏ công suất điện than còn lại trong toàn hệ thống vào năm 2045, Việt Nam cần có kế hoạch triển khai công nghệ thu giữ và lưu trữ carbon (CCS).

Biểu đồ: Lộ trình phát thải Net-zero cho ngành điện ở Việt Nam.

Kết quả mô phỏng của Wärtsilä cho thấy, theo kịch bản thông thường, Việt Nam có thể đạt mục tiêu Net zero vào năm 2050 bằng cách đầu tư vào công nghệ phù hợp với cơ cấu nguồn điện tối ưu cho toàn bộ hệ thống. Mặc dù Việt Nam sẽ cần xây dựng thêm công suất điện vào năm 2050 để đáp ứng nhu cầu đang tăng như hiện nay nhưng chi phí sản xuất điện tính đến thời điểm đó ở kịch bản Net zero cũng tương đương với mức hiện tại. Rất nhiều các khoản tiết kiệm trong hệ thống điện Net zero có được là nhờ các nhà máy NLTT có mức chi phí vận hành (opex) thấp hơn nhiều so với nhà máy điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Điều này đồng nghĩa với việc Việt Nam có thể đạt được mục tiêu Net zero trong toàn hệ thống mà không tăng thêm chi phí hệ thống.

Minh Đức