Thị trường hydro xanh toàn cầu đang ở đâu?

Hình minh họa

Nằm cách Alice Springs thuộc miền trung nước Úc 400km về phía bắc, giai đoạn I của dự án Green Springs đã được đề xuất, dự kiến hoàn thành vào năm 2030, sẽ có các tấm pin mặt trời 10 gigawatt (GW), đủ để đáp ứng yêu cầu của hơn 3 triệu hộ gia đình.

Nếu dự án trải rộng trên 200 km2 này được tiến hành và tài trợ thành công, các trang trại năng lượng mặt trời sẽ cung cấp năng lượng cho 2.150 mô-đun "điện phân", mỗi mô-đun có công suất 5 megawatt (MW). Họ sẽ sử dụng nguồn năng lượng dồi dào được tạo ra để phân tách các phân tử nước thành hydro và oxy.

James Leong, đồng sáng lập của Climate Impact Corporation, một công ty có trụ sở tại Sydney được thành lập vào năm 2022, đang phát triển dự án, cho biết khoảng 3.000 km2 diện tích đất bổ sung đang được thu hồi ở khu vực khô cằn để tiếp tục mở rộng và phát triển các ngành công nghiệp hạ nguồn trong tương lai.

“Úc có địa hình bằng phẳng và chúng tôi có cơ sở hạ tầng hiện đại - đường sắt và đường cao tốc”, chuyên gia đầu tư cổ phần tư nhân có trụ sở tại Hồng Kông cho biết. “Tiềm năng của hydro là nó có thể được định hình lại thành các sản phẩm hạ nguồn cần thiết cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau”.

Hydro, một loại khí dễ cháy với mật độ năng lượng thấp, khó vận chuyển và khá tốn kém đối với quãng đường dài. Điều này có thể được giải quyết bằng cách biến đổi hydro thành các sản phẩm dễ vận chuyển như metanol và amoniac đang được thử nghiệm trên tàu và nhà máy điện.

Ngoài ra, hydro xanh có thể được xử lý thành khí mê-tan thông qua một quá trình phức tạp, như dự án Green Springs. Công ty đề xuất vận chuyển thành phần khí đốt tự nhiên thông qua cơ sở hạ tầng khí đốt hiện có.

Green Springs có kế hoạch triển khai thiết bị của châu Âu và Mỹ để hút ẩm không khí, nhằm khắc phục tình trạng khan hiếm nước trong khu vực, đồng thời sử dụng thiết bị của Trung Quốc để sản xuất năng lượng mặt trời và hydro. Để sản xuất một tấn hydro sẽ phải mất 9 tấn nước.

Nhiệt sinh ra từ quá trình này sẽ cung cấp năng lượng cho một bộ thiết bị riêng biệt, giúp thu giữ CO2 từ khí quyển để phản ứng hóa học với hydro xanh, từ đó tạo ra nước và khí mê-tan. Quá trình đốt cháy khí mê-tan “có thể tái tạo" này được gọi là trung hòa carbon. Leong cho biết, Climate Impact đang đàm phán với một công ty lớn của Nhật Bản muốn mua khí mê-tan xanh để thay thế khí tự nhiên hóa lỏng cho các nhà máy điện. Ông nói: “Các công ty vận tải, điện lực và thép của Nhật Bản và Hàn Quốc đang tìm kiếm nhiên liệu và hóa chất có hàm lượng carbon thấp. Một số muốn amoniac xanh, một số muốn metanol xanh và một số khác muốn mêtan xanh".

Climate Impact vào tháng trước đã ký kết một thỏa thuận không ràng buộc với GE Vernova có trụ sở tại Mỹ - trước đây là một phần của General Electric - để hợp tác thiết kế các mô-đun sản xuất hydro xanh. Họ đã đặt mục tiêu sản xuất 500.000 tấn hydro hàng năm với giá 2 USD/kg. Theo Hội đồng Hydro, một sáng kiến được đưa ra tại Diễn đàn Kinh tế Thế giới năm 2017, chi phí sản xuất hydro xanh hiện nay ước tính vào khoảng 4,50 USD đến 4,60 USD/kg.

Leong cho biết công ty đang cố gắng thuyết phục các nhà sản xuất máy điện phân của Trung Quốc và châu Âu - bao gồm cả Sungrow Power System từ tỉnh An Huy của Trung Quốc - thành lập cơ sở sản xuất tại Úc. Ông cũng đang đàm phán với các ngân hàng Nhật Bản, châu Âu và châu Á về các khoản vay nhằm trang trải 70% chi phí của Green Springs và các quỹ năng lượng carbon thấp. Quỹ quốc gia và quỹ hưu trí sẽ nhận phần còn lại làm cổ phần.

Climate Impact không phải là công ty khởi nghiệp duy nhất đề xuất dự án hydro xanh.

Vào tháng 3, gã khổng lồ năng lượng toàn cầu BP đã đặt cược vào Trung tâm Năng lượng tái tạo Úc, một trong những dự án hydro xanh đầy tham vọng, đã được lên kế hoạch từ năm 2014.

BP đã tăng tỷ lệ sở hữu trong dự án lên 64%, mua lại 15% cổ phần do Macquarie Capital và Tập đoàn Đầu tư Xanh của ngân hàng Úc nắm giữ, với số tiền không được tiết lộ. BP đã đặt mục tiêu chiếm 10% thị trường hydro toàn cầu.

Dự án trị giá 36 tỷ USD, trải rộng trên 6.500 km2 ở Tây Úc, nhằm mục đích xây dựng khoảng 26GW trang trại năng lượng mặt trời và gió để cung cấp năng lượng cho 14GW máy điện phân nhằm sản xuất 1,6 triệu tấn hydro mỗi năm.

Kể từ năm 2019, khi chính phủ Úc công bố chiến lược biến quốc gia này thành một siêu cường năng lượng carbon thấp, hơn 100 dự án sản xuất hydro và các dự án liên quan trị giá 127 tỷ USD đã được công bố.

Ít nhất 80 dự án là hydro xanh, trong đó 15 dự án đã được thông qua quyết định đầu tư cuối cùng để bắt đầu công việc. Vào tháng 2, chính phủ liên bang và Tây Úc đã đồng ý đầu tư 140 triệu đô la Úc (93,4 triệu USD) vào giữa năm 2028, cho một viện nghiên cứu và đào tạo cũng như nâng cấp cảng để xử lý các thiết bị năng lượng tái tạo lớn.

Ngân sách của chính phủ liên bang tháng trước bao gồm hỗ trợ tài chính trị giá 8 tỷ đô la Úc - chủ yếu là ưu đãi thuế - trong 10 năm để sản xuất hydro tái tạo.

Về phía nhu cầu, chính phủ Nhật Bản vào tháng 2 đã thông qua luật mới nhằm trợ cấp cho các nhà sản xuất và nhập khẩu hydro xanh, bằng cách tài trợ cho chênh lệch giá giữa hydro và khí đốt tự nhiên.

Jen Carson, người đứng đầu ngành tại tổ chức phi lợi nhuận Climate Group, cho biết: “Việc mở khóa loại tài chính này là rất quan trọng để cho phép hydro xanh tận dụng quy mô kinh tế và tăng khả năng cạnh tranh về giá so với nhiên liệu hóa thạch”.

Tuy nhiên, bất chấp các nỗ lực hỗ trợ, vẫn chưa rõ khi nào các dự án lớn này sẽ nhận được sự ủng hộ từ khách hàng và các nhà tài trợ để có thể khởi công.

Các nhà phân tích cho biết tính khả thi của nhiều dự án vẫn đang được giải quyết, vì những thách thức về hậu cần và những bất ổn trong chuỗi cung ứng và thị trường xuất khẩu.

Grant Hauber, cố vấn tài chính năng lượng chiến lược cho châu Á tại Viện Phân tích Tài chính và Kinh tế Năng lượng, cho biết: “Kỹ thuật, cơ sở vật chất và chi phí phải phù hợp để tạo ra nhu cầu. Nó sẽ khó có thể tồn tại nếu không có những khoản trợ cấp lớn.”

Ông cho biết thêm, trong khi hầu hết các quốc gia đều có chính sách khuyến khích sản xuất, các kế hoạch về cơ sở hạ tầng giao thông và thị trường cho sản phẩm cần được phát triển.

Xuan Feng, Giám đốc công nghệ của nhà cung cấp giải pháp hydro Hydrexia có trụ sở tại Thượng Hải, cho biết do chuỗi cung ứng còn non trẻ, nhiều doanh nghiệp phải hỗ trợ các nhà cung cấp và khách hàng để bán sản phẩm của họ.

Việc vận chuyển hydro lỏng đã được chứng minh thành công vào năm 2022 bởi Suiso Frontier, tàu chở hydro lỏng đầu tiên trên thế giới.

Alex Lua, kỹ sư tư vấn rủi ro tài nguyên thiên nhiên khu vực châu Á tại Công ty tư vấn và cung cấp giải pháp WTW, cho biết con tàu sử dụng công nghệ cách nhiệt với nhiều thiết bị tiên tiến, nhưng những rủi ro vốn có của công nghệ mới vẫn cần phải được giảm thiểu. Chúng bao gồm mất khả năng ngăn chặn, tính dễ cháy của hydro, nhiệt độ bảo quản cực thấp, va chạm, mắc cạn và hiện tượng giòn kim loại do hấp thụ hydro.

Theo Lin Boqiang, trưởng khoa Viện Nghiên cứu Chính sách Năng lượng Trung Quốc của Đại học Hạ Môn, hydro chắc chắn sẽ đóng một vai trò quan trọng trong cơ cấu năng lượng toàn cầu trong tương lai, nhưng vẫn phải chờ xem khi nào nó sẽ có sẵn với số lượng dồi dào và mức giá hợp lý.

Ông nói: “Nhưng điều đó không có nghĩa là không cần phát triển hydro xanh. Việc lập kế hoạch hiện tại và sự hỗ trợ của chính phủ vẫn rất quan trọng, vì bạn cần xây dựng chuỗi cung ứng để khi đến thời điểm bùng nổ ứng dụng hydro, bạn có thể phản ứng đủ nhanh”.

Theo Cơ quan Năng lượng Tái tạo Quốc tế, để thế giới đạt được mức phát thải ròng bằng 0 vào giữa thế kỷ và ngăn chặn sự nóng lên toàn cầu ở mức 1,5 độ C, hydro và các dẫn xuất của nó - metanol và amoniac - phải chiếm 12% mức sử dụng năng lượng vào năm 2050.

Theo dự đoán của Irena vào năm 2030, chi phí máy điện phân có thể giảm 80% xuống còn 130 USD/kWh vào năm 2050 từ mức 650 USD vào năm 2020, nếu công suất lắp đặt đạt 5.000GW. Để đáp ứng nhu cầu hydro xanh toàn cầu, công suất máy điện phân cần phải tăng lên 350GW vào năm 2030, từ mức 0,5GW vào năm 2021.

Theo Irena, để đạt được tham vọng về khí hậu toàn cầu, các nhà sản xuất máy điện phân kiềm phải đạt được mục tiêu chi phí là 42 kilowatt giờ (kWh) cho mỗi kg hydro vào năm 2050, so với 47 đến 66kWh vào năm 2020.

Một số công ty khởi nghiệp đã đạt được những đột phá về công nghệ có thể đẩy nhanh chuỗi cung ứng hydro xanh và phát triển thị trường nếu những điều này có thể được nhân rộng.

CM Xiageng Hydrogen Energy Technology, nhà phát triển máy điện phân được chính phủ Phúc Kiến và tập đoàn nhà nước China Merchants Group hậu thuẫn, cho biết dữ liệu từ phòng thí nghiệm cho thấy các sản phẩm thí điểm của họ đã phát triển vượt bậc so với mục tiêu năm 2026 của Bộ Năng lượng Mỹ, yêu cầu máy điện phân hoạt động ở điện áp 1,8 volt với mật độ dòng điện là 1 amp/cm².

Gao Xiaoping, chủ tịch CM Xiageng cho biết: “Năm ngoái, chúng tôi đã trưng bày công nghệ của mình tại một triển lãm thương mại quốc tế ở Pháp và nó đã được các đối tác quốc tế đón nhận nồng nhiệt. Tuy nhiên, chúng tôi sẽ phải mất thêm vài năm để có thể sản xuất hàng loạt mà vẫn đảm bảo chất lượng”.

Hysata, một nhà phát triển máy điện phân có trụ sở tại New South Wales, được đồng sáng lập vào năm 2021 bởi giáo sư Gerry Swiegers của Đại học Wollongong, tuyên bố đã vượt qua mục tiêu chi phí năm 2050 của Irena, hạ nó xuống còn 41,5kWh.

Theo nhà đồng sáng lập và Giám đốc điều hành Paul Barrett, công ty đã phát triển màng điện phân cho phép các ion hydro di chuyển qua nó hiệu quả hơn, giảm mức tiêu thụ điện xuống 1/5 so với các máy điện phân thông thường.

Hysata sẽ hợp tác với các đối tác để tiến hành các thử nghiệm thương mại. Tháng trước, công ty khởi nghiệp này đã hoàn tất vòng gọi vốn B trị giá 111 triệu USD, bao gồm các nhà đầu tư chiến lược như BP, gã khổng lồ tuabin gió Vestas của Đan Mạch, công ty thép Posco của Hàn Quốc và công ty năng lượng Petronas của Malaysia.

Hysata đặt mục tiêu triển khai thương mại các máy điện phân có công suất linh hoạt vào nửa cuối thập kỷ này tại các cơ sở của khách hàng công nghiệp, cho phép họ tạo ra hydro xanh tại chỗ.

Barrett cho biết: “Chúng tôi đã thiết kế hệ thống của mình thành các khối xây dựng 5MW có thể ghép lại với nhau giống như các khối lego để trở thành các nhánh 100MW, sau đó có thể triển khai với số lượng hàng chục khối để đạt quy mô gigawatt”.

Hydro X là một công ty khởi nghiệp khác đang tìm cách vượt qua thách thức về hậu cần. Công ty Israel đã giành giải bạc tại cuộc thi đổi mới năng lượng thông minh Tera năm nay do nhà cung cấp khí đốt Hong Kong và China Gas (Towngas) tổ chức.

Giám đốc điều hành Assaf Sayada cho biết chất xúc tác độc quyền của công ty cho phép lưu trữ, và vận chuyển hydro một cách an toàn thông qua các tàu chứa lỏng như bồn nhựa hoặc bồn thép không gỉ.

Ông cho biết, Hydro X đã và đang cùng với Tập đoàn CLP và Towngas của Hồng Kông nghiên cứu tính khả thi của việc triển khai công nghệ vận chuyển khí đốt có thể giúp họ khử carbon.

Hiện nay, hydro thường được nén và hóa lỏng bằng cách áp dụng nhiệt độ và áp suất cực cao, sau đó vận chuyển bằng xe tải chuyên dụng hoặc xe đầu kéo dạng ống.

Sayada cho biết: “Để sản xuất hydro xanh, bạn cần rất nhiều năng lượng tái tạo và chi phí hậu cần đắt đỏ cho quãng đường dài, ở mức 6 đến 7 USD/kg. Công nghệ của chúng tôi có thể giữ giá cố định ở mức 1 USD và thay đổi hoàn toàn luật chơi”.

Anh Thư

AFP