Nhu cầu điện năng tiếp tục tăng cao trên toàn thế giới. Tìm ra phương cách đáp ứng nhu cầu này và đồng thời cắt giảm phát thải thực sự là một thách thức lớn. Về lâu dài, các nguồn năng lượng tái tạo như gió, năng lượng thuỷ triều và địa nhiệt sẽ giúp sản xuất điện năng với mức phát thải thấp. Tuy nhiên năng lượng tái tạo một mình nó không thể lấp đầy khoảng thiếu hụt sắp tới về năng lượng. Giải pháp duy nhất để không xảy ra sự thiếu hụt này, cắt giảm phát thải và đảm bảo an ninh cung cấp là có được sự cân bằng hài hoà các nguồn năng lượng bao gồm than sạch, khí đốt, hạt nhân cũng như năng lượng tái tạo. Để đáp ứng nhu cầu năng lượng trong tương lai, than phải có mặt trong cân bằng nguồn điện. Chính phủ và ngành điện các nước phải chứng tỏ sự cam kết của họ đối với các công nghệ than sạch và nỗ lực để phát điện từ than sao cho sạch sẽ hết mức. Theo dự đoán thì chỉ riêng tại EU, có thể cắt giảm tới 161 triệu tấn CO2 vào năm 2030 và 800 tới 850 triệu tấn (20%) vào năm 2050, bằng cách sử dụng các phương pháp thu giữ cacbon (carbon capture and storage – CCS). Các nhà máy nhiệt điện than xây mới sạch hơn 20% so với các nhà máy hiện có, và nếu như bổ sung công nghệ CCS thì sẽ sạch hơn 80 đến 90%.
Nhiều người hoài nghi cho rằng công nghệ than sạch có thể giúp cắt giảm phát thải nhưng không khả thi về kinh tế. Điều đó hiện nay có thể là đúng, nhưng theo dự đoán, chi phí trang bị công nghệ CCS cho các nhà máy nhiệt điện than sẽ giảm đi đáng kể, khi mà công nghệ này đã sẵn sàng để thực hiện ở qui mô thương mại. Để giảm chi phí vận chuyển và tránh phát thải thêm, chỉ thị mới nhất của EU về cất giữ CO2 trong tầng địa chất yêu cầu phải sửa đổi luật hiện nay, theo đó từ nay trở về sau, mọi nhà máy sử dụng công nghệ đốt phải bố trí không gian thích hợp để thu CO2 tại nơi lắp đặt. Không như nhiều người vẫn nghĩ, cất giữ CO2 không phải là khái niệm mới. Đây là một qui trình đã được thử thách và nhiều triệu tấn CO2 hiện đã được cất giữ thành công trong lòng đất. Tất cả các công đoạn của qui trình CCS, từ việc thu hồi để vận chuyển và cất giữ, đều đã được sử dụng hàng mấy thập kỷ nay trong các ngành công nghiệp khác. Ngoài ra, các nghiên cứu mới nhất đã chứng minh rằng điện năng sản xuất từ các nhà máy điện có trang bị công nghệ CCS sẽ rẻ hơn so với điện năng từ các nguồn năng lượng tái tạo.
Thời gian hành động
“Kịch bản lam” (blue scenario) trong tài liệu Viễn cảnh công nghệ năng lượng của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (International Energy Agency – IEA) - kịch bản này thống nhất với trường hợp 450 ppm của Toàn cảnh Năng lượng Thế giới - xác định cách phân bổ cắt giảm phát thải cho các biện pháp khác nhau. CCS đóng vai trò rất quan trọng, chiếm tới 19% lượng cắt giảm phát thải so với đường mốc ban đầu.
Theo “Kịch bản lam” thì đến năm 2050, hằng năm phải thu giữ 10,4 triệu tấn CO2 và 30% điện năng phải được sản xuất từ các nhà máy điện CCS. Theo kịch bản này thì phải cải tạo 157 GW công suất nhiệt điện than bằng cách lắp đặt thêm CCS và xây mới 543 MW công suất nhiệt điện than có lắp đặt công nghệ CCS.
Khoảng 817 GW công suất điện tuabin khí được trang bị CCS. Điều này có nghĩa là hằng năm phải có 35 nhà máy nhiệt điện than (500 MW, 17 GW/năm) và 20 nhà máy điện tuabin khí (500 MW, 10 GW/năm) được trang bị CCS, khi triển khai đại trà từ năm 2020 với 55 dự án mỗi năm.
Điều này có thể đạt được bằng cách sử dụng phương pháp tiếp cận từ hai phía: Xây dựng các nhà máy nhiệt điện than sạch, sẵn sàng thu hồi cacbon, hiệu suất cao, hiện đại, đồng thời trình diễn các công nghệ thích hợp để thu giữ cacbon ở qui mô thực. Đây là cách trực tiếp nhanh nhất và có giá trị nhất mà nhiều nước có thể thực hiện để góp phần cắt giảm phát thải CO2 từ các nhiên liệu hoá thạch trên phạm vi toàn cầu. Một khi có thể thực hiện được, tất cả các nhà máy điện đốt nhiên liệu hoá thạch đều cần được thiết kế ở dạng “sẵn sàng thu hồi cacbon”. Mục tiêu thời gian hợp lý cho vấn đề này là năm 2012. Trong khoảng thời gian từ năm 2010 đến năm 2020, dự kiến trên toàn cầu có thể có khoảng 1.000 nhà máy như vậy. Việc trình diễn có thể thực hiện làm hai bước:
• Các dự án trình diễn ban đầu về thu giữ cacbon ở qui mô thực: 12 dự án ở châu Âu, 20 dự án trên toàn cầu – cam kết vào năm 2010 và hoạt động vào năm 2015;
• Bổ sung thêm 100 dự án giai đoạn sớm qui mô thực trên toàn cầu, mỗi năm xây dựng từ 20 đến 40 nhà máy, cam kết vào năm 2015 (trước khi các dự án trình diễn ban đầu vận hành) và hoạt động vào năm 2020.
Một chương trình như vậy sẽ đủ để tạo lòng tin vào công nghệ, xây dựng lượng công suất cần thiết trong ngành để cho phép thương mại hoá kể từ năm 2020, mở đường cho việc mỗi năm đưa vào vận hành 55 nhà máy nhiệt điện than và tuabin khí CCS, như đã đề cập ở “Kịch bản lam” trong Viễn cảnh công nghệ 2008 của IEA. Các mục tiêu chủ yếu cho các năm đầu tiên của quá trình “thương mại hoá” sẽ là các nhà máy điện sẵn sàng thu hồi cacbon được xây dựng trước năm 2020.
Để tránh được nguy cơ thiếu hụt năng lượng đang tới gần, chúng ta phải hành động ngay từ bây giờ. Các nhà máy nhiệt điện than xây mới phải sẵn sàng đưa điện lên lưới trong vòng 6 - 7 năm. Như vậy là phải bắt đầu xây dựng ngay các nhà máy này. Để duy trì tỉ lệ hiện nay của than trong cân bằng nguồn điện thì 30 đến 50% nhà máy điện xây mới ở Anh phải là các nhà máy nhiệt điện than, cụ thể là để đi vào vận hành vào cuối năm 2015. Để đáp ứng các mục tiêu về cắt giảm phát thải CO2, các nhà máy điện xây mới ở Anh phải có hiệu suất cao hơn, ít gây ô nhiễm hơn và có lắp thiết bị CCS. Công trình nghiên cứu của chính phủ Anh tại Diễn đàn Than Anh Quốc đã chứng minh rằng chỉ riêng việc lắp thiết bị CCS cho các nhà máy nhiệt điện than và tuabin khí dự kiến xây dựng vào năm 2016 cũng đủ để cắt giảm tới 42% phát thải CO2 từ ngành điện Anh vào năm 2025.
.JPG) |
| Trung tâm nghiên cứu triển khai toàn cầu của Doosan Babcock Energy tại Renfrew (Anh) chuyên về các lò hơi và công nghệ thu hồi cacbon nhà máy điện. |
Các công ty có trụ sở tại Anh đã mở đường vào CCS và công nghệ sẵn sàng thu hồi cacbon. Công ty Doosan Babcock cung cấp các lò hơi siêu quá độ tiên tiến, sẵn sàng thu hồi cacbon cho các khách hàng ở Đức và Anh. Các lò hơi này phát thải CO2 ít hơn 23% so với nhà máy nhiệt điện than trung bình ở Anh. Công ty đã xây dựng một trung tâm nghiên cứu triển khai toàn cầu tại Renfrew chuyên về lò hơi nhà máy điện và các công nghệ thu hồi cacbon. Doosan Babcock và công ty mẹ là Doosan Heavy có thể cung cấp cả ba công nghệ CCS (sau khi đốt, ôxy nhiên liệu và trước khi đốt) và sẽ tham gia các dự án trình diễn qui mô lớn. Mới đây Doosan Babcock đã mua cổ phần của HTC Purenergy, nhà cung cấp hàng đầu về công nghệ CCS sau quá trình đốt, và đã ký thoả thuận cấp lixăng sử dụng công nghệ này trên phạm vi toàn cầu.
Toàn cảnh quốc tế
Đầu thập kỷ này, nhu cầu năng lượng của Trung Quốc chiếm 11% toàn thế giới. Theo tài liệu Toàn cảnh Năng lượng Thế giới mới nhất của IEA thì con số này sẽ tăng lên và đạt tới gần 22% vào năm 2030.
Theo kịch bản cao, Trung Quốc sẽ chiếm tới một phần tư nhu cầu năng lượng của cả thế giới. Theo dự đoán, Ấn Độ sẽ tăng để đạt tới 7% vào năm 2030. Mà phần nhu cầu tăng lên tại hai nước này phần lớn sẽ được đáp ứng bằng các nhà máy nhiệt điện than.
Nhật Bản đã thông báo kế hoạch thu giữ 100 triệu tấn CO2 vào năm 2020. Chính phủ và ngành điện Nhật Bản sẽ hỗ trợ phát triển và trình diễn các công nghệ CO2 trong nước, như họ đã từng hỗ trợ các công nghệ khử lưu huỳnh trong khói thải và khử bằng xúc tác có chọn lọc, mở đường cho việc xuất khẩu.
Hành động của chính phủ
Một khi công nghệ CCS trong các nhà máy nhiệt điện than đã sẵn sàng để sử dụng bình thường thì tốc độ triển khai sẽ tuỳ thuộc nhiều vào chi phí của công nghệ, chính sách điều tiết và giá cacbon. Nếu như chi phí để thu giữ một tấn CO2 thấp hơn giá cacbon thì những người vận hành nhà máy điện sẽ nhanh chóng thực hiện công nghệ này. Hệ thống mua bán phát thải của EU sẽ thừa nhận lượng CO2 thu giữ được là chưa phát thải ra ngoài.
Các chính phủ cần có lập trường vững vàng về tầm quan trọng của than đá cùng với các nguồn năng lượng khác, đặc biệt là khí đốt, trong cân bằng nguồn của họ. Các nhà máy điện đang ngày một lão hoá.
Riêng tại Anh, tới năm 2015 phải thay thế tới 15 GW công suất nhà máy điện hoá thạch. Với khoảng thời gian ngắn như vậy, phương án xây mới nhà máy điện hạt nhân là không có cơ sở, còn về năng lượng tái tạo, mặc dầu có phần đóng góp nhưng riêng nó chưa thể đáp ứng nhu cầu nguồn công suất mới.
Đương nhiên là phải chọn phương án nguồn điện tuabin khí. Tuy nhiên như vậy sẽ khiến ngành phát điện bị động hơn trước giá khí nhập khẩu luôn biến động và do đó ảnh hưởng tới an ninh năng lượng. Đã vậy lại mất xấp xỉ 25% năng lượng của khí đốt cho việc khí hoá và vận chuyển khí tự nhiên ở dạng khí hoá lỏng.
Điều quan trọng cần lưu ý là các dự án nhiệt điện than có sử dụng công nghệ CCS có thể cung cấp điện năng hiệu quả, ít cacbon so với phát điện từ năng lượng tái tạo, đã vậy mức hỗ trợ cần thiết để xây dựng các nhà máy nhiệt điện than CCS lại thấp hơn so với các trại gió ngoài khơi. Hỗ trợ đợt thí điểm áp dụng các dự án nhiệt điện than CCS, chính phủ Anh sẽ chắc chắn hơn trong việc đáp ứng các mục tiêu cắt giảm cacbon, đồng thời giảm chi phí năng lượng cho các hộ tiêu thụ và tránh bị phụ thuộc quá nhiều vào khí nhập khẩu.
Nếu như muốn tránh được nguy cơ thiếu hụt năng lượng đang tới gần, chính phủ cần quyết tâm hơn và hành động tức thời hơn. Để đáp ứng các mục tiêu về thay đổi khí hậu, các công nghệ CCS cần được xúc tiến, phát triển và triển khai nhanh chóng, thương mại hoá một cách hiệu quả vào năm 2020. Các chính phủ cần có những hình thức khuyến khích đủ mạnh để thúc đẩy được ba hoặc bốn dự án CCS bao trùm toàn bộ dải các công nghệ thu hồi cacbon và địa điểm cất giữ, càng sớm càng tốt.
Về tầm xa hơn, sau năm 2020, hi vọng rằng sẽ nhận được sự khuyến khích về giá cacbon theo Qui hoạch mua bán phát thải (Emissions Trading Scheme – ETS) hoặc hình thức tương đương trên toàn cầu, nhưng nếu như không có được, thì có thể cần bắt buộc áp dụng CCS. Về ngắn hạn và trung hạn, nếu như giá trợ cấp CO2 là không đủ thì cần có sự khuyến khích cho các đợt thí điểm áp dụng. Nguồn vốn dành cho việc khuyến khích này có thể thu được từ việc “quay vòng” các khoản doanh thu nhận được bằng cách bán đấu giá các khoản trợ cấp CO2 cho các nhà máy điện. Dự kiến việc đấu giá chung này sẽ thực hiện kể từ năm 2013.
Vai trò của than trong tương lai cần có được sự ủng hộ tích cực và mạnh mẽ, và cũng phải đề ra chỉ tiêu về tỉ lệ than trong cân bằng nguồn điện và qui định khung thời gian thực hiện phát điện bằng than với mức phát thải gần bằng không.