Nhiệt điện than không thể xanh: Vì sao CCS (Carbon Capture and Storage) chưa thể cứu vãn ngành này?
Việc thế giới đẩy nhanh quá trình chuyển đổi năng lượng, công nghệ thu giữ và lưu trữ carbon (CCS) được kỳ vọng là giải pháp cứu cánh cho nhiệt điện than - nguồn phát thải lớn nhưng vẫn đóng vai trò quan trọng. Tuy nhiên, sau hơn hai thập kỷ phát triển, CCS chưa chứng minh được tính hiệu quả ở quy mô lớn. Chi phí cao, hiệu suất thấp và tốc độ triển khai chậm khiến giải pháp này khó cạnh tranh với năng lượng tái tạo. Liệu CCS còn đủ sức cứu vãn nhiệt điện than, hay chỉ là giải pháp quá muộn?
Nhiệt điện than và CCS: Kỳ vọng và thực tế
Mặc dù đã có nhiều nỗ lực chuyển đổi sang các nguồn năng lượng sạch hơn, nhiệt điện than vẫn chiếm vị trí quan trọng trong cơ cấu điện toàn cầu. Theo Báo cáo Đánh giá Năng lượng Toàn cầu 2025 của IEA, tỷ lệ nhiệt điện than trong tổng sản lượng điện toàn cầu hiện ở mức 35% - mức thấp nhất kể từ khi IEA được thành lập vào năm 1974[1]. Điều này đặt ra thách thức lớn cho các quốc gia trong việc giảm phát thải khí nhà kính, đặc biệt là khi nhiều nhà máy nhiệt điện than mới vẫn đang được xây dựng ở các nền kinh tế mới nổi và đang phát triển.
|
Nhu cầu than tại các nền kinh tế tiên tiến (1974–2024)
Nguồn: International Energy Agency (IEA), Global Energy Review 2025, trang 20
|
Biểu đồ cho thấy nhu cầu than tại các nền kinh tế phát triển đã giảm 50% so với mức đỉnh, phản ánh xu hướng chuyển dịch rõ rệt khỏi nhiệt điện than trong gần nửa thế kỷ qua. Trong bối cảnh đó, CCS được coi là công nghệ giúp giảm phát thải CO₂ từ các nhà máy nhiệt điện than hiện hữu. Báo cáo đánh giá tổng hợp của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC) đã tái khẳng định sự cần thiết của CCS trong việc đạt được các mục tiêu khí hậu Paris. Báo cáo này kết luận chu kỳ báo cáo 6-7 năm và nhấn mạnh CCS là một lựa chọn trong các mô hình lộ trình để giới hạn sự nóng lên toàn cầu ở mức 1.5°C[2].
Về mặt kỹ thuật, CCS bao gồm ba công nghệ chính áp dụng cho nhiệt điện than:
- Post-combustion capture: Thu giữ CO₂ từ khí thải sau quá trình đốt nhiên liệu, thường sử dụng dung môi hóa học để hấp thụ CO₂.
- Pre-combustion capture: Chuyển đổi nhiên liệu thành hỗn hợp khí hydrogen và CO₂ trước khi đốt, sau đó tách CO₂ ra khỏi hỗn hợp.
- Oxy-fuel combustion: Đốt than trong môi trường oxy tinh khiết thay vì không khí, tạo ra khí thải với nồng độ CO₂ cao hơn, dễ thu giữ hơn.
Đơn cử dự án Boundary Dam ở Canada được đưa vào vận hành năm 2014, chuyển đổi Tổ máy 3 tại nhà máy điện Boundary Dam thành nhà máy sản xuất 110-115MGW điện sạch cơ bản đáng tin cậy, lâu dài. Dự án có khả năng thu giữ tới 1 mega tonne CO₂ mỗi năm với tổng chi phí đầu tư lên tới 1.24 tỷ USD[3].
Tuy nhiên, bất chấp những kỳ vọng ban đầu, thực tế triển khai CCS trong ngành điện than còn nhiều hạn chế. Theo báo cáo mới nhất của Viện CCS Toàn cầu, đến tháng 7/2023, chỉ có 41 cơ sở CCS đang vận hành trên toàn cầu với tổng công suất thu giữ và lưu trữ 49 triệu tấn CO₂ mỗi năm[4]. Con số này chỉ chiếm một phần rất nhỏ (dưới 0.1%) trong tổng lượng phát thải CO₂ toàn cầu từ ngành điện, vốn lên tới hàng tỷ tấn mỗi năm.
Vì sao CCS chưa thể cứu vãn nhiệt điện than?
Theo dữ liệu từ IEA, chi phí thu giữ CO₂ trong ngành điện có thể dao động từ 40-100 USD/tấn CO₂, thậm chí còn cao hơn đối với các dự án quy mô nhỏ[5]. Con số này cao hơn nhiều so với mức giá carbon hiện tại ở hầu hết thị trường carbon, khiến cho việc đầu tư vào CCS trở nên không khả thi về mặt kinh tế nếu không có các chính sách hỗ trợ từ Chính phủ.
Thứ hai, quá trình thu giữ CO₂ tiêu thụ một lượng lớn năng lượng, dẫn đến hiện tượng được gọi là "penalty hiệu suất" (efficiency penalty). Việc lắp đặt hệ thống CCS có thể làm giảm hiệu suất của nhà máy điện than, điều này có nghĩa là để duy trì cùng một mức sản xuất điện, nhà máy cần đốt nhiều than hơn, dẫn đến chi phí vận hành cao hơn và tác động môi trường gia tăng từ việc khai thác than[6].
Đáng chú ý, hiệu suất thu giữ CO₂ của các hệ thống CCS hiện tại thường không đạt được mức "gần như toàn bộ" như mong đợi. Các dự án thương mại hiện nay thường có tỷ lệ thu giữ dao động từ 80-90%, nghĩa là vẫn có một phần đáng kể lượng CO₂ thải ra môi trường.
Về quy mô triển khai, theo báo cáo của IEA, để đạt được mục tiêu Net Zero vào năm 2050, tổng lượng CO₂ cần thu giữ phải đạt khoảng 1,024 Mt vào năm 2030 và tăng lên 6,040 Mt vào năm 2050[7]. Tuy nhiên, với tốc độ phát triển hiện tại, mục tiêu này gần như không thể đạt được. Năm 2022, tổng lượng CO₂ được thu giữ trên toàn cầu chỉ đạt khoảng 45 Mt, trong đó lĩnh vực điện năng chỉ chiếm 1 Mt[8].
|
Khoảng cách giữa công suất thu giữ CO₂ công bố và công suất thực tế so với mục tiêu trong kịch bản Net Zero (2017–2030)
Nguồn: International Energy Agency (IEA), CCUS Report
|
Ngoài ra, các nhà máy nhiệt điện than thường được xây dựng gần khu vực tiêu thụ điện (thường là các trung tâm đô thị), trong khi các địa điểm lưu trữ CO₂ phù hợp (các tầng địa chất sâu) có thể cách xa hàng trăm ki lô mét. Việc xây dựng hệ thống đường ống vận chuyển CO₂ tốn kém về mặt chi phí, đối mặt với nhiều rào cản về mặt pháp lý và sự chấp nhận của cộng đồng[9].
Cuối cùng, mặc dù công nghệ lưu trữ địa chất đã được nghiên cứu kỹ lưỡng, nhưng khả năng rò rỉ CO₂ từ các kho lưu trữ vẫn là mối quan ngại. Báo cáo đặc biệt của IPCC về CCS đã nêu rõ các rủi ro về sức khỏe, an toàn và môi trường, cũng như vấn đề rò rỉ CO₂ lưu trữ[10].
CCS trong chính sách quốc tế và thực tế triển khai
Tại Hoa Kỳ, việc mở rộng tín dụng thuế 45Q cho CCS trong Đạo luật Ngân sách Lưỡng đảng năm 2018 đã tạo động lực tài chính quan trọng cho việc triển khai CCS. Theo mô hình của Clean Air Task Force (CATF), chính sách này có thể dẫn đến việc thu giữ và lưu trữ khoảng 49 triệu tấn CO₂ hàng năm từ ngành điện vào năm 2030[11]. Tuy nhiên, con số này mới chỉ đạt khoảng 2/3 mục tiêu của IEA cho năm 2030 là 73.5 triệu tấn CO₂[12].
Đáng chú ý, phần lớn nguồn tài trợ cho CCS tại Hoa Kỳ, đặc biệt là thông qua Đạo luật Giảm lạm phát (IRA), được định hướng vào các ngành công nghiệp nặng như xi măng, thép và hóa chất - chứ không phải ngành điện. Điều này phản ánh nhận thức ngày càng tăng rằng CCS có thể có giá trị lớn hơn trong các lĩnh vực khó giảm phát thải so với ngành điện, nơi đã có những giải pháp thay thế cạnh tranh hơn như năng lượng tái tạo.
Tại châu Âu, EU tập trung vào việc đẩy nhanh quá trình loại bỏ than và chuyển đổi sang năng lượng tái tạo. Các quỹ hỗ trợ CCS của EU chủ yếu nhắm vào các ngành công nghiệp nặng và hydrogen xanh, trong khi hầu như không hỗ trợ cho các dự án CCS trong lĩnh vực nhiệt điện than[13].
Tại châu Á, tháng 6/2023, Tập đoàn Năng lượng Trung Quốc (China Energy) đã đưa vào sử dụng một cơ sở CCUS quy mô lớn tại nhà máy điện than Taizhou ở tỉnh Giang Tô. Dự án này có khả năng thu giữ 500,000 tấn CO₂ mỗi năm và đã trở thành dự án CCUS lớn nhất châu Á cho ngành phát điện than[14]. Tuy nhiên, quy mô này vẫn rất nhỏ so với tổng lượng phát thải CO₂ từ ngành điện than của Trung Quốc - nước sản xuất và tiêu thụ than lớn nhất thế giới.
Đối với các nước đang phát triển, bao gồm Việt Nam, việc triển khai CCS còn gặp nhiều khó khăn hơn do hạn chế về công nghệ, tài chính và khung pháp lý. Mặc dù Việt Nam đã đề cập đến CCS trong Đóng góp do quốc gia tự quyết định (NDC) và Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia (Quy hoạch điện VIII), nhưng chưa có kế hoạch triển khai cụ thể nào được công bố. Theo báo cáo về khí hậu và phát triển của World Bank dành cho Việt Nam, các giải pháp thích ứng với biến đổi khí hậu và giảm phát thải carbon cần được lồng ghép vào chiến lược phát triển quốc gia[15].
Mặt khác, theo Global CCS Institute, thời gian thực hiện dự án phải giảm để đạt được mức triển khai toàn cầu cần thiết vào năm 2030[16]. Điều này đòi hỏi các quốc gia phải đẩy nhanh quá trình cấp phép, tham vấn cộng đồng và quản lý dự án.
Tương lai của nhiệt điện than và CCS: Giải pháp nào khả thi hơn?
Trong thập kỷ qua, chi phí sản xuất điện từ năng lượng tái tạo, đặc biệt là điện gió và điện mặt trời, đã giảm mạnh và hiện đã rẻ hơn so với chi phí xây dựng nhà máy nhiệt điện than mới ở nhiều thị trường. Theo báo cáo của McKinsey, kể cả khi không tính đến chi phí ngoại vi về môi trường, năng lượng tái tạo vẫn đang ngày càng cạnh tranh hơn[17]. Khi kết hợp với các công nghệ lưu trữ năng lượng đang phát triển, năng lượng tái tạo có thể dần thay thế vai trò cung cấp điện nền của nhiệt điện than.
Trong khi đó, CCS tiếp tục gặp nhiều thách thức trong ngành điện, nhưng lại có tiềm năng lớn hơn ở các lĩnh vực công nghiệp nặng như xi măng, thép và hóa chất - nơi hiện gần như không có giải pháp thay thế hiệu quả để cắt giảm phát thải CO₂. Theo Energy Transitions Commission, đến năm 2050, thế giới có thể cần thu giữ và lưu trữ (hoặc tái sử dụng) khoảng 7-10 tỷ tấn CO₂ mỗi năm thông qua các giải pháp kỹ thuật. Trong đó, khoảng 3-5 tỷ tấn CO₂ mỗi năm sẽ cần thiết cho các lĩnh vực mà điện, hydro hoặc năng lượng sinh khối không thể đáp ứng hoàn toàn yêu cầu khử carbon[18].
Đáng chú ý, các tổ chức tài chính quốc tế và khu vực tư nhân ngày càng thận trọng, nếu không muốn nói là rút lui khỏi lĩnh vực này. Theo lộ trình Net Zero của IEA, thế giới cần dừng hoàn toàn việc phát triển các nhà máy nhiệt điện than mới và lên kế hoạch loại bỏ dần các cơ sở hiện có - nếu không trang bị CCS.
Với Việt Nam dù đã đề cập CCS trong Quy hoạch điện VIII và Kế hoạch thích ứng quốc gia (NAP), nhưng chưa có lộ trình rõ ràng để triển khai thực tế. Trong khi đó, tiềm năng phát triển năng lượng tái tạo trong nước, đặc biệt là điện mặt trời và điện gió, lại đang ở mức rất cao[19].
Chiến lược chuyển đổi khả thi cho Việt Nam là tiếp tục mở rộng năng lượng tái tạo, đồng thời giữ lại một tỷ trọng nhiệt điện than nhất định như nguồn điện dự phòng trong giai đoạn chuyển tiếp. Với các nhà máy nhiệt điện than hiện hữu có vòng đời dài, CCS cần tiếp cận theo hướng thận trọng, ưu tiên các dự án thí điểm quy mô nhỏ để đánh giá tính khả thi trong điều kiện địa phương và tăng cường hợp tác quốc tế về công nghệ lẫn tài chính.
[1] https://iea.blob.core.windows.net/assets/5b169aa1-bc88-4c96-b828-aaa50406ba80/GlobalEnergyReview2025.pdf
[2] https://www.globalccsinstitute.com/wp-content/uploads/2024/01/Global-Status-of-CCS-Report-1.pdf
[3] https://natural-resources.canada.ca/sites/www.nrcan.gc.ca/files/energy/files/pdf/11-1438_eng_acc.pdf
[4] https://www.globalccsinstitute.com/wp-content/uploads/2023/12/Global-Status-Report-2023_Slide-Deck-APAC-Website.pdf
[5] https://iea.blob.core.windows.net/assets/181b48b4-323f-454d-96fb-0bb1889d96a9/CCUS_in_clean_energy_transitions.pdf
[6] https://iea.blob.core.windows.net/assets/181b48b4-323f-454d-96fb-0bb1889d96a9/CCUS_in_clean_energy_transitions.pdf
[7] https://www.iea.org/reports/ccus
[8] https://www.iea.org/reports/ccus
[9] https://www.energy-transitions.org/wp-content/uploads/2022/08/ETC-CCUS-Report-V1.9.pdf
[10] https://fossil.energy.gov/archives/cslf/sites/default/files/documents/IPCC_Special_Report_CCS.pdf
[11] https://www.catf.us/wp-content/uploads/2019/02/CATF_CCS_United_States_Power_Sector.pdf
[12] https://www.catf.us/wp-content/uploads/2019/02/CATF_CCS_United_States_Power_Sector.pdf
[13] https://www.globalccsinstitute.com/wp-content/uploads/2023/12/Global-Status-Report-2023_Slide-Deck-APAC-Website.pdf
[14] https://english.news.cn/20230603/ee847bb037b142a182152f1a0485348c/c.html
[15] http://vepg.vn/wp-content/uploads/2022/07/CCDR-Full-report_01.07_FINAL-1.pdf
[16] https://ukccsrc.ac.uk/wp-content/uploads/2024/04/Guloren-Turan-Global-status-of-CCS-2023.pdf
[17] https://www.mckinsey.com/~/media/mckinsey/industries/electric%20power%20and%20natural%20gas/our%20insights/a%20more%20orderly%20transition%20navigating%20energy%20in%202023/mck_energycompendium_v2.pdf
[18] https://www.energy-transitions.org/wp-content/uploads/2022/08/ETC-CCUS-Report-V1.9.pdf
[19] https://www.undp.org/sites/g/files/zskgke326/files/2024-02/web_viet_nam_nap_2021-2030_with_vision_to_2050.pdf
Nguyễn Nhiều Lộc
