Cơ hội và rủi ro từ công nghệ thu hồi nhiệt thải xi măng
Để sản xuất một tấn clinker, lò nung xi măng phải duy trì nhiệt độ trên 1,400°C, tiêu thụ lượng lớn than hoặc nhiên liệu thay thế. Tuy nhiên, không phải toàn bộ nhiệt lượng này được sử dụng cho quá trình sản xuất. Các nghiên cứu về cân bằng nhiệt cho thấy 35% năng lượng đầu vào bị thất thoát qua khí thải của tháp trao đổi nhiệt và hệ thống làm nguội clinker[1]. Đây là nguồn nhiệt có thể thu hồi để phát điện hoặc tái sử dụng trong nhà máy, thay vì bị xả ra môi trường.
Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), ngành xi măng hiện thải ra khoảng 2.2 tỷ tấn khí carbon dioxide (CO2) mỗi năm, chiếm 7% tổng lượng phát thải CO2 toàn cầu[2]. Vì vậy, công nghệ thu hồi nhiệt thải (Waste Heat Recovery - WHR) ngày càng được xem là một trong những giải pháp hiệu quả nhất để đồng thời giảm tiêu thụ điện lưới, cắt giảm phát thải và cải thiện hiệu quả tài chính.
Nhiệt bị lãng quên - Khi lò nung xi măng đốt tiền ra khói
Để hiểu công nghệ thu hồi nhiệt thải (WHR), có thể hình dung đây là hệ thống tận dụng lượng nhiệt vốn bị thất thoát trong quá trình sản xuất để phát điện ngay tại nhà máy. Trong sản xuất xi măng, sau khi nguyên liệu được nung thành clinker ở nhiệt độ khoảng 1,450°C, một lượng lớn nhiệt theo khí thải từ tháp trao đổi nhiệt sơ bộ và hệ thống làm nguội clinker thoát ra môi trường. Đây chính là hai nguồn nhiệt lớn nhất mà hệ thống WHR khai thác[3].
Các nghiên cứu kỹ thuật cho thấy khoảng 35% năng lượng đầu vào của lò nung bị thất thoát dưới dạng nhiệt thải. Khi được thu hồi để vận hành tua-bin phát điện, nguồn nhiệt này có thể đáp ứng tới 30% nhu cầu điện của nhà máy mà không cần tiêu thụ thêm nhiên liệu[4]. Nói cách khác, doanh nghiệp tạo ra điện từ chính phần năng lượng trước đây bị lãng phí.
Lợi ích của WHR nằm ở tiết kiệm năng lượng. Theo Tổ chức Tài chính Quốc tế (IFC), hệ thống này có thể giúp cải thiện EBITDA khoảng 10-15%, nhờ giảm đáng kể chi phí điện – một trong những khoản chi lớn nhất của các nhà máy xi măng, trong bối cảnh chi phí điện chiếm tới 25% tổng chi phí vận hành của một nhà máy điển hình[5]. Tại Việt Nam, chi phí điện chiếm 15% chi phí vận hành của toàn ngành xi măng, theo Hiệp hội Xi măng Việt Nam (VNCA, 2023)[6]. Đồng thời, việc thay thế một phần điện lưới cũng góp phần giảm phát thải khí nhà kính.
Vì vậy, Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) xếp WHR vào nhóm giải pháp hiệu quả năng lượng cần ưu tiên triển khai trong ngành xi măng trước khi đầu tư vào các công nghệ khử carbon có chi phí cao hơn như thu hồi và lưu trữ carbon (CCS) – vốn chỉ có thể đạt quy mô thương mại sau năm 2030[7].
Tuy nhiên, WHR không phải là lời giải cho toàn bộ bài toán phát thải. Khoảng 65% lượng CO₂ của ngành xi măng phát sinh từ phản ứng phân hủy đá vôi để tạo clinker – một quá trình hóa học không thể loại bỏ bằng việc thu hồi nhiệt[8]. Do đó, WHR chủ yếu giúp giảm phát thải từ tiêu thụ năng lượng và hạ chi phí sản xuất, trong khi mục tiêu phát thải ròng bằng 0 vẫn cần kết hợp thêm các giải pháp như nhiên liệu thay thế, giảm tỷ lệ clinker và công nghệ CCS.
Thế giới làm gì và Việt Nam đang ở đâu?
Nếu Nhật Bản đặt nền móng cho công nghệ thu hồi nhiệt thải trong ngành xi măng thì Trung Quốc là quốc gia đưa công nghệ này trở thành tiêu chuẩn sản xuất. Theo IFC, các doanh nghiệp Nhật Bản bắt đầu lắp đặt hệ thống phát điện từ nhiệt thải từ thập niên 1980, với Kawasaki Heavy Industries là một trong những đơn vị tiên phong. Sau đó, Trung Quốc thúc đẩy triển khai trên diện rộng bằng cách đưa WHR vào yêu cầu bắt buộc đối với các dây chuyền clinker mới và hỗ trợ doanh nghiệp về tài chính. Kết quả, khoảng 700 hệ thống WHR đã được lắp đặt, chiếm phần lớn số dự án trên thế giới[9].
Ấn Độ cũng đẩy mạnh triển khai WHR như một giải pháp nâng cao hiệu quả năng lượng trong ngành xi măng. Theo Hiệp hội Xi măng Ấn Độ (CMA), điện từ hệ thống thu hồi nhiệt thải có thể đáp ứng 25-30% nhu cầu điện của một nhà máy[10].
Nhiều tập đoàn xi măng lớn đã đầu tư mạnh vào công nghệ này. Chẳng hạn, Holcim đã đầu tư 100 triệu CHF cho 7 dự án WHR với tổng công suất 85 MW, sản xuất khoảng 650 GWh điện mỗi năm và cắt giảm 450,000 tấn CO₂[11]. Trong khi đó, dự án WHR 20 MW của Heidelberg Materials được kỳ vọng giảm 40,000 tấn CO₂ mỗi năm[12]. Những dự án này cho thấy WHR không chỉ giúp giảm phát thải mà còn giảm chi phí điện, qua đó cải thiện hiệu quả tài chính của các doanh nghiệp xi măng.
Ngành xi măng Việt Nam hiện vẫn đối mặt với tình trạng dư cung. Theo VNCA, đến năm 2023 cả nước có khoảng 61 nhà máy với tổng công suất thiết kế gần 117 triệu tấn/năm, trong khi sản lượng tiêu thụ chỉ khoảng 87 triệu tấn, gồm 56 triệu tấn tiêu thụ trong nước và 31 triệu tấn xuất khẩu[13]. Dư cung kéo dài khiến nhiều doanh nghiệp phải vận hành dưới công suất thiết kế. Trong bối cảnh giá điện và các chi phí đầu vào tiếp tục tăng, việc đầu tư các giải pháp nâng cao hiệu quả năng lượng như WHR giúp giảm chi phí sản xuất và cải thiện khả năng cạnh tranh.
Theo Chiến lược phát triển vật liệu xây dựng 2021-2030 (Quyết định 1266/QĐ-TTg), đến hết năm 2025, tất cả dây chuyền xi măng có công suất từ 2,500 tấn clinker mỗi ngày trở lên phải lắp đặt và vận hành hệ thống phát điện tận dụng nhiệt khí thải[14]. Hiệu quả của công nghệ này đã được chứng minh tại VICEM Bút Sơn, nơi hệ thống WHR công suất 12 MW vận hành từ đầu năm 2024 đã sản xuất khoảng 69.6 triệu kWh điện trong năm đầu tiên, đáp ứng 25-30% nhu cầu điện của nhà máy, tiết kiệm 121.7 tỷ đồng và giảm khoảng 86,000 tấn CO₂ mỗi năm[15].
Khối doanh nghiệp tư nhân cũng đang đẩy mạnh đầu tư hệ thống thu hồi nhiệt thải. Theo các nghiên cứu về kinh tế tuần hoàn, Tập đoàn Xi măng Xuân Thành đã lắp đặt hệ thống WHR cho ba dây chuyền, giúp tiết kiệm 4 triệu USD chi phí điện mỗi năm, cải thiện hiệu quả vận hành[16]. Xi măng Long Sơn cũng đưa vào vận hành hai hệ thống thu hồi nhiệt thải (SP và AQC), cung cấp một phần đáng kể nhu cầu điện nội bộ và giảm phụ thuộc vào điện lưới. VICEM Hà Tiên đang triển khai dự án phát điện tận dụng nhiệt thừa tại nhà máy Kiên Lương, với gói thầu EPC trị giá 198.8 tỷ đồng trên tổng mức đầu tư 266.7 tỷ đồng[17]. Điều này cho thấy thu hồi nhiệt thải đang dần trở thành hạng mục đầu tư tiêu chuẩn nhằm giảm chi phí điện và nâng cao hiệu quả sản xuất của các doanh nghiệp xi măng.
Dù vậy, tốc độ triển khai WHR trong ngành vẫn chưa đồng đều. Rào cản lớn nhất là chi phí đầu tư ban đầu cao, một hệ thống thường cần vốn từ hàng chục triệu USD, trong khi khả năng tiếp cận tín dụng xanh và năng lực vận hành tại nhiều doanh nghiệp còn hạn chế. Tuy nhiên, xu hướng tăng giá điện đang cải thiện đáng kể hiệu quả đầu tư. Từ đầu năm 2023 đến tháng 5/2025, Tập đoàn Điện lực Việt Nam đã bốn lần điều chỉnh tăng giá bán lẻ điện, đưa giá điện bình quân lên 2,204 đồng/kWh[18]. Chi phí điện tăng đồng nghĩa giá trị điện tự sản xuất từ hệ thống WHR cũng tăng, qua đó rút ngắn thời gian hoàn vốn và nâng cao tính kinh tế của các dự án.
Nhiệt thải - Từ chi phí thầm lặng đến tài sản có thể định giá
Xét dưới góc độ tài chính, công nghệ thu hồi nhiệt thải đang tạo giá trị từ ba yếu tố: giảm chi phí vận hành, đáp ứng yêu cầu giảm phát thải và hạn chế rủi ro từ các cơ chế định giá carbon. Trước mắt, lợi ích rõ nhất là tiết kiệm chi phí điện. Theo IFC (2014), điện năng chiếm 25% chi phí vận hành của một nhà máy xi măng điển hình[19]. Khi hệ thống WHR tự cung cấp 25-30% nhu cầu điện, doanh nghiệp có thể cắt giảm đáng kể chi phí mua điện từ lưới. Với các dự án công suất 5-10 MW, thời gian hoàn vốn thường khoảng 5-7 năm; sau đó, hệ thống chủ yếu phát sinh chi phí bảo trì thấp và có thể vận hành trong 20-25 năm.
Giá trị thứ hai đến từ thị trường carbon. Theo Quyết định 263/QĐ-TTg ngày 09/02/2026, ngành xi măng cùng với nhiệt điện và sắt thép là ba lĩnh vực đầu tiên được phân bổ hạn ngạch phát thải khí nhà kính thí điểm giai đoạn 2025-2026, với 51 cơ sở xi măng nằm trong tổng số 110 cơ sở được phân bổ. Đây là bước chuẩn bị cho thị trường carbon trong nước dự kiến vận hành chính thức từ năm 2028. Khi đó, lượng CO₂ cắt giảm nhờ hệ thống thu hồi nhiệt thải sẽ giúp doanh nghiệp giảm nhu cầu sử dụng hạn ngạch hoặc mua thêm tín chỉ carbon, qua đó tạo thêm lợi ích kinh tế bên cạnh khoản tiết kiệm chi phí điện.
Áp lực từ thị trường quốc tế, từ đầu năm 2026, Cơ chế Điều chỉnh Biên giới Carbon của Liên minh châu Âu (CBAM) vận hành chính thức. Theo đó, xi măng xuất khẩu vào EU phải kê khai lượng phát thải tích tụ và nộp chứng chỉ CBAM tương ứng theo giá carbon của EU là 75.36 EUR/tấn CO₂[20]. Nếu không cung cấp được dữ liệu phát thải đã được xác minh, doanh nghiệp có thể bị áp dụng mức phát thải mặc định do EU quy định, thường cao hơn mức phát thải thực tế, làm gia tăng chi phí khi xuất khẩu.
Việc giảm tiêu thụ điện lưới thông qua hệ thống thu hồi nhiệt thải giúp giảm phát thải gián tiếp của quá trình sản xuất, qua đó làm giảm cường độ phát thải của xi măng khi tính theo CBAM. Dù EU hiện chưa phải thị trường xuất khẩu xi măng lớn của Việt Nam, CBAM đã trở thành chuẩn tham chiếu quan trọng để các nhà nhập khẩu, tổ chức tài chính và nhà đầu tư đánh giá rủi ro carbon trong chuỗi cung ứng. Theo S&P Global Sustainable1, cơ chế này có thể tạo nguồn thu hơn 80 tỷ USD mỗi năm vào năm 2040[21], qua đó thúc đẩy nhiều quốc gia xây dựng thị trường và cơ chế định giá carbon trong nước nhằm giảm tác động từ CBAM.
Yếu tố phát thải cũng đang được phản ánh ngày càng rõ trong đánh giá tín dụng. Moody's đã mở rộng hệ thống đánh giá ESG đối với ngành vật liệu xây dựng, trong đó các doanh nghiệp xi măng được xếp vào nhóm có mức độ phơi nhiễm cao với rủi ro môi trường do tiêu thụ nhiều năng lượng và phát thải lớn trong quá trình sản xuất clinker. Theo Moody's, các yếu tố ESG có tác động đáng kể đến hồ sơ tín dụng của 41% tổ chức được chấm điểm; với gần một phần tư trong số này, kết quả xếp hạng tín nhiệm sẽ khác nếu không tính đến các yếu tố ESG[22]. Điều này cho thấy hiệu quả giảm phát thải không là vấn đề tuân thủ, mà ngày càng ảnh hưởng đến khả năng huy động vốn và chi phí vốn của doanh nghiệp.
[1] https://holtecnet.com/holtecdocs/TechnicalPapers/p_2011_6.pdf
[2] https://iea.blob.core.windows.net/assets/cbaa3da1-fd61-4c2a-8719-31538f59b54f/TechnologyRoadmapLowCarbonTransitionintheCementIndustry.pdf
[3] https://www.ifc.org/content/dam/ifc/doclink/2014/ifc-waste-heat-recovery-report-ifc-2023.pdf
[4] https://www.worldbank.org/en/news/feature/2014/09/05/a-concrete-energy-efficiency-solution
[5] https://www.ifc.org/content/dam/ifc/doclink/2014/ifc-waste-heat-recovery-report-ifc-2023.pdf
[6] https://hoivlxdvn.org.vn/news/doanh-nghiep-xi-mang-kho-co-the-nang-gia-ban-san-pham-du-gia-dien-tang-toi-76-498148.html
[7] https://iea.blob.core.windows.net/assets/cbaa3da1-fd61-4c2a-8719-31538f59b54f/TechnologyRoadmapLowCarbonTransitionintheCementIndustry.pdf
[8] https://setis.ec.europa.eu/system/files/2021-02/jrc120570_decarbonisation_of_cement_fact_sheet_2.pdf
[9] https://www.ifc.org/content/dam/ifc/doclink/2014/ifc-waste-heat-recovery-report-ifc-2023.pdf
[10] https://www.cmaindia.org/enhancing-energy-efficiency-through-waste-heat-recovery-system
[11] https://www.holcim.com/sites/holcim/files/documents/renewable_energy_program.pdf
[12] https://www.heidelbergmaterials.eg/en/node/521708
[13] https://ximang.vn/Upload/48/Nam_2024/Thang_4/Ngay_13/VNCA%20gui%20Bo.pdf
[14] https://thuvienphapluat.vn/van-ban/Xay-dung-Do-thi/Quyet-dinh-1266-QD-TTg-2020-phe-duyet-Chien-luoc-phat-trien-vat-lieu-xay-dung-Viet-Nam-450693.aspx
[15] https://www.cemnet.com/News/story/179765/vietnam-s-cement-makers-race-to-meet-whr-deadline.html
[16] https://www.circularbusinessreview.com/vietnams-cement-sector-finds-new-momentum-through-circular-economy-practices/
[17] https://www.spglobal.com/energy/en/news-research/latest-news/fertilizers/102225-vietnams-vicem-ha-tien-awards-epc-contract-for-waste-heat-project-at-kien-luong-cement-plant
[18] https://en.vneconomy.vn/retail-electricity-price-up-4-8-from-may-10.htm
[19] https://www.ifc.org/content/dam/ifc/doclink/2014/ifc-waste-heat-recovery-report-ifc-2023.pdf
[20] https://gmk.center/en/news/european-carbon-prices-remain-above-e70-t-in-april/
[21] https://www.spglobal.com/sustainable1/en/insights/special-editorial/eu-carbon-border-adjustment-mechanism-to-raise-80b-per-year-by-2040
[22] https://www.cfodive.com/news/esg-score-hurts-credit-rating-20-percent-organizations-moodys/637427/
Nguyễn Nhiều Lộc
