Giải pháp kỹ thuật phục vụ mục tiêu giảm phát thải nhà kính và tiết kiệm than

Sơ đồ hệ thống TempVision 5000.

Tại Hội nghị lần thứ 26 các bên tham gia Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu (, Việt Nam đã tuyên bố mạnh mẽ cam kết đạt phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050. Tinh thần đó tiếp tục được cụ thể hóa trong Quyết định số 896/QĐ-TTg ngày 26/7/2022 phê duyệt Chiến lược quốc gia về biến đổi khí hậu đến năm 2050, xác định rõ mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính gắn với chuyển dịch năng lượng, tăng trưởng xanh và nâng cao khả năng chống chịu của nền kinh tế.

Bảo đảm năng lượng và bảo vệ môi trường

Việt Nam, một quốc gia đang phát triển với tốc độ tăng trưởng kinh tế nhanh chóng, đang đối mặt với nhu cầu năng lượng ngày càng tăng. Hiện nay, cả nước có 31 nhà máy nhiệt điện than đang hoạt động, chiếm hơn 31% công suất và gần 50% tổng sản lượng điện. Tuy nhiên, sản xuất điện lại là nguồn phát thải carbon lớn nhất của Việt Nam, chiếm khoảng 30% tổng lượng phát thải, chủ yếu do sự hiện diện của các nhà máy nhiệt điện than.

Để đạt được mục tiêu trung hòa carbon vào năm 2050, chuyển dịch năng lượng và phát triển năng lượng tái tạo là hướng đi quan trọng. Tuy nhiên, quá trình chuyển đổi này không hề đơn giản khi mà nhiệt điện than đang phải đối mặt với nhiều thách thức.

Thứ nhất, nguồn cung năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt, đặc biệt là trữ lượng than trong nước đã không đủ để duy trì các hoạt động của các nhà máy nhiệt điện. Hiện nay, Việt Nam phụ thuộc nhiều vào việc nhập khẩu than bitum để bảo đảm cung cấp nhiên liệu cho hệ thống nhiệt điện.

Về phát thải, do nhu cầu điện năng phục vụ sản xuất và đời sống ngày càng lớn, các nhà máy nhiệt điện hoạt động với công suất cao, dẫn đến lượng tro, xỉ phát thải từ quá trình sản xuất điện không ngừng gia tăng. Báo cáo của Bộ Xây dựng cho thấy, trong năm 2019, tổng lượng tro, xỉ phát thải là 13,6 triệu tấn, và con số này tiếp tục tăng qua các năm, lên tới hơn 18 triệu tấn vào năm 2023.

Để giải quyết vấn đề này, Quy hoạch Điện VIII đã xác định các hướng đi cụ thể, bao gồm việc chỉ triển khai các dự án nhiệt điện than còn lại trong Quy hoạch Điện VII điều chỉnh, đồng thời chuyển đổi từ nhiên liệu than sang các nguồn năng lượng sạch như sinh khối và amoniac đối với các nhà máy đã vận hành trên 20 năm. Các nhà máy nhiệt điện có tuổi thọ trên 40 năm sẽ dừng hoạt động nếu không thể chuyển đổi nhiên liệu.

Chuyển dịch năng lượng không chỉ là nhiệm vụ quan trọng mà còn là yếu tố then chốt để bảo đảm an ninh năng lượng, bảo vệ môi trường và thúc đẩy phát triển kinh tế-xã hội bền vững. Tuy nhiên, với tỷ trọng lớn của nhiệt điện than trong tổng sản lượng điện quốc gia, việc thay thế hoàn toàn nhiệt điện than không phải là một bài toán dễ dàng.

Do đó, bên cạnh các giải pháp chuyển dịch năng lượng, các nhà máy nhiệt điện than cũng đang chủ động thay đổi để đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường trong bối cảnh mới.

Hiện nay, Việt Nam đang đẩy mạnh phát triển năng lượng tái tạo và "xanh hóa" các nhà máy nhiệt điện than hiện có. Sau năm 2030, sẽ không đầu tư mới vào các nhà máy nhiệt điện than và từ năm 2050, không sử dụng than để phát điện nữa.

Để hỗ trợ quá trình này, Chính phủ đã ban hành nhiều chính sách thúc đẩy sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, như Luật Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, cùng với các chương trình mục tiêu quốc gia như Chương trình quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả giai đoạn 2019-2030 (Quyết định số 280/QĐ-TTg).

Áp dụng công nghệ trong vận hành để đổi mới

Trước đó, tại cuộc họp kỹ thuật về đánh giá các kịch bản giảm phát thải khí nhà kính của nhiệt điện than ở Việt Nam vào giữa tháng 4/2024, báo cáo của Viện Năng lượng đã khẳng định rằng các kịch bản đưa nhiệt điện than tại Việt Nam đạt mức phát thải khí nhà kính bằng 0 vào năm 2050 là giải pháp then chốt trong lộ trình chuyển đổi năng lượng quốc gia.

Các kịch bản này bao gồm việc chuyển đổi từ nhiên liệu hóa thạch sang các nguồn năng lượng xanh như sinh khối, amoniac xanh, hydro xanh và khí thiên nhiên. Đồng thời, các nhà máy nhiệt điện than sẽ được chuyển đổi thành các nhà máy lưu trữ, điện linh hoạt hoặc điện hạt nhân, trong khi những nhà máy nhiệt điện than cũ, kém hiệu quả sẽ được đóng cửa.

Bên cạnh sự nỗ lực của cơ quan chức năng, công nghệ TempVision Combustion của Công ty Safe-Fire Inc. (Hoa Kỳ) được xem là một giải pháp kỹ thuật có thể hỗ trợ tối ưu hóa quá trình vận hành của các nhà máy nhiệt điện, hướng tới việc giảm phát thải và tiết kiệm năng lượng.

Hệ thống này cho phép giám sát và đo đạc phân bố nhiệt độ ngọn lửa trong buồng đốt lò hơi theo thời gian thực, từ đó cung cấp dữ liệu quan trọng để điều chỉnh các yếu tố như lưu lượng gió-nhiên liệu, mức ô-xy dư thừa và góc đốt, giúp giảm tiêu hao nhiên liệu và các khí thải gây hại như CO, NOₓ và đặc biệt là CO₂, nguyên nhân chính của biến đổi khí hậu.

Hiệu quả của công nghệ này đã được kiểm chứng trong thực tế tại Nhà máy Nhiệt điện Vũng Áng 1 (Hà Tĩnh). Sau hai tháng thử nghiệm, hệ thống TempVision 1000 giúp nâng cao hiệu suất lò hơi từ 88,98% lên 89,7%, đồng thời giảm lượng carbon chưa cháy trong tro và xỉ, tiết kiệm được khoảng 20.000 tấn than, tương đương hơn 44 tỷ đồng.

Ngoài ra, hiện tượng thủng ống sinh hơi đã giảm đáng kể, từ 5 lần xuống 0 lần kể từ tháng 3/2020, mang lại thêm 21 tỷ đồng tiết kiệm chi phí bảo trì.

Không chỉ tại Việt Nam, công nghệ TempVision cũng đã được ứng dụng tại Nhà máy nhiệt điện than PLTU Pelabuhan Ratu ở Indonesia, nơi đã ghi nhận sự tăng trưởng hiệu suất lò hơi lên 1,44% trong năm 2024. Các tính toán cho thấy, việc áp dụng TempVision có thể giúp các nhà máy lớn tiết kiệm ít nhất 1% lượng than mỗi năm, tương đương với khoảng 34.484 tấn và tiết kiệm được trên 80 tỷ đồng.

Không chỉ giới hạn trong lĩnh vực điện, TempVision còn có thể mở rộng ứng dụng sang các ngành công nghiệp khác như xi măng, hóa chất, luyện kim, giúp giảm phát thải khí nhà kính và hỗ trợ các mục tiêu phát triển bền vững.

Việc ứng dụng các công nghệ tiên tiến như TempVision Combustion không chỉ phản ánh sự chủ động đổi mới trong ngành công nghiệp mà còn là sự phối hợp chặt chẽ giữa các doanh nghiệp, cơ quan quản lý nhà nước và các đối tác quốc tế. Sự hợp tác này sẽ tạo nền tảng để triển khai các chiến lược chuyển đổi năng lượng, giúp Việt Nam thực hiện các mục tiêu phát triển bền vững và tham gia có trách nhiệm vào các nỗ lực chống biến đổi khí hậu toàn cầu.

HÀ LINH