Hướng tới Net Zero [kỳ 1]: Kịch bản và một số dự án năng lượng tiêu biểu ở châu Âu

Theo European Green Deal – EGD: Liên minh châu Âu (EU) có tham vọng hướng tới mức phát thải ròng bằng 0 (Net Zero) theo hai giai đoạn năm 2030 và 2050. Bài viết dưới đây, chuyên gia Tạp chí Năng lượng Việt Nam cập nhật những kịch bản giúp EU đạt được mục tiêu và một số dự án năng lượng lớn, tiêu biểu đang đầu tư tại khu vực này.

Kịch bản giúp EU hướng tới Net Zero vào năm 2050:

Theo báo cáo khoa học của Trung tâm nghiên cứu chung (JRC) của Ủy ban châu Âu (EC) thuộc EU: Kể từ khi Thỏa thuận Paris được thông qua vào năm 2015, diễn ngôn về quá trình chuyển đổi năng lượng đã dần chuyển từ “con đường phù hợp với việc giữ mức tăng nhiệt độ trung bình toàn cầu xuống dưới 2oC” sang nỗ lực hạn chế mức tăng đến 1,5oC và sự cần thiết phải hạn chế phát thải khí nhà kính về mức trung hòa.

Theo cam kết với Thỏa thuận Paris, EU đang trên đường tham vọng hướng tới các mục tiêu giảm phát thải mạnh hơn so với hiện tại. Theo thông báo nêu trong EGC (Thỏa thuận xanh châu Âu), EC tuyên bố: “Sẽ đưa ra một kế hoạch được đánh giá tác động nhằm tăng mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính cho năm 2030 lên ít nhất 50% và hướng tới 55% so với năm 1990 theo kịch bản có trách nhiệm hơn”.

Đối với giai đoạn đầu EU đưa ra 8 kịch bản nhằm giảm hơn 50% lượng phát thải khí nhà kính vào năm 2030 so với năm 1990 và 16 kịch bản hướng tới trung hòa khí hậu vào năm 2050. Về lâu dài, EC đã đưa ra tầm nhìn chiến lược “để dẫn đầu trong hành động khí hậu toàn cầu và đưa ra một tầm nhìn có thể dẫn đến việc đạt được mức phát thải khí nhà kính bằng không vào năm 2050 thông qua quá trình chuyển đổi công bằng về mặt xã hội với chi phí hiệu quả” và trở thành nền kinh tế lớn đầu tiên trên thế giới đạt được sự trung hòa về khí hậu vào giữa thế kỷ này.

Theo báo cáo của JRC, lộ trình giúp EU hướng tới Net Zero có thể tóm tắt ở một số tiêu chí sau đây:

Thứ nhất: Phần lớn kịch bản phụ thuộc vào công nghệ, cho dù năng lượng tái tạo, hay công nghệ thu giữ carbon trên quy mô lớn.

Thứ hai: Trong một số kịch bản, giảm nhu cầu để tăng hiệu quả sử dụng năng lượng (ví dụ, hiệu quả chuyển đổi của công nghệ), tăng hiệu quả của hệ thống (ví dụ, nền kinh tế tuần hoàn, thay thế vật liệu), hoặc các biện pháp hiệu quả sử dụng cuối (ví dụ, cải tạo triệt để hiệu quả năng lượng tòa nhà).

Thứ ba: Một số lựa chọn triển khai nguyên liệu năng lượng mới, chẳng hạn như hydro xanh, hoặc điện khí hóa trực tiếp cho các mục đích sử dụng cuối càng nhiều càng tốt, đặc biệt là mặt kỹ thuật.

Thứ tư: Những đổi mới đột phá, nhất là đổi mới công nghệ (ví dụ, số hóa, tự động hóa) hoặc hành vi (ví dụ, sở thích đi riêng, đi chung xe, thay đổi lối sống)…

Bằng cách so sánh một cách có hệ thống các kịch bản chuyển đổi năng lượng, báo cáo của JRC đã phân tích các phương án để đạt được mục tiêu phát thải khí nhà kính thấp nhất là 50% vào năm 2030 so với năm 1990 và mục tiêu gần như bằng không (Net Zero) vào giữa thế kỷ này trong toàn bộ 28 quốc gia thành viên của EU (hay EU28).

Cập nhật một số dự án năng lượng tiêu biểu đang đầu tư ở châu Âu:

1/ Trang trại điện gió ngoài khơi lớn nhất thế giới của Anh:

Đầu tháng 2/2016, Chính phủ Anh đã “bật đèn xanh” cho tập đoàn phát triển phong điện ngoài khơi Dong Energy xây dựng một “trang trại” điện gió lớn nhất thế giới. Dự án có tên Hornsea Project One & Two and Three (dự án HPO1, HPO2 và HPO3). Hornsea Project One nằm cách bờ biển Yorkshire 120 km, dự án Hornsea Project Two kề với dự án One và cách bờ biển 89 km.

Dự án HPO1 có công suất 1,2 GW, nằm ở bờ biển Yorkshire, miền Bắc nước Anh. Trang trại gió này có diện tích 407 km2, sử dụng 174 tua bin gió khổng lồ, mỗi tua bin cao 190 m.

Trước đó, hồi tháng 5/2013, nhà máy phong điện lớn nhất thế giới khi đó của Anh cũng đã đi vào hoạt động – được xây dựng bởi công ty Walney Offshore Windfarms Limited với sự hợp tác của DONG Energy và SSE là cổ đông chính.

Đó là dự án gió Walney nằm ngoài khơi bờ biển Cumbria (Anh), bao gồm 102 tua bin gió, trải dài trên diện tích 73 km2 và cho công suất tối đa 367,2 MW. Nhà máy có thể đáp ứng điện sinh hoạt cho 320.000 ngôi nhà – tức khoảng 1/2 trên tổng số hộ dân sinh sống tại Cumbria.

HPO2 có công suất 1,4 GW, cung cấp đủ điện cho hơn 1,3 triệu hộ gia đình, cách bờ biển Yorkshire 89 km, dự kiến hoàn thành vào năm 2022. Cuối tháng 8/2022 dự án HPO 2 đã đi vào vận hành. Trang trại này bao phủ diện tích 462 km2, tương đương hơn 64.000 sân bóng đá, hoặc gấp 4 lần thành phố Liverpool. Hornsea 2 có tổng cộng 165 tua bin, mỗi tua bin cao hơn 200 m và cánh dài 81 m. Tổng công suất của trang trại là 1,3 GW. 390 km đường cáp dưới biển được sử dụng để đưa điện sản xuất bởi Hornsea 2 vào bờ ở Horseshoe Point in Lincolnshire. Riêng dự án HPO3 hiện đang trong giai đoạn lập kế hoạch và phát triển.

2/ Dự án Công viên điện mặt trời Leipzig Witznitz của Đức:

Dự án Công viên điện mặt trời năng lượng Witznitz ở Leipzig, Saxony, Đức đã chính thức khởi công (đầu tháng 6/2022). Tiến độ dự kiến hoàn thành vào quý 2/2023.

Dự án nhằm đáp ứng mức tiêu thụ năng lượng của khoảng 200.000 hộ gia đình bốn người và sẽ tiết kiệm hơn 250.000 tấn CO2 hàng năm so với trên tổ hợp năng lượng của Đức vào năm 2020. Cơ sở này được thiết lập để trở thành nhà máy năng lượng mặt trời lớn nhất ở Đức và châu Âu. Dự án dự kiến sẽ hỗ trợ các hoạt động nông nghiệp và cũng có thể được sử dụng để sản xuất hydro xanh.

Theo Tạp chí Điện mặt trời trực tuyến Đức (PMC): Tập đoàn dịch vụ tài chính và bảo hiểm Signal Iduna của Đức và Hansainvest Real Assets đã bắt đầu xây dựng công viên năng lượng mặt trời lớn nhất ở Đức và châu Âu nói trên, cách Leipzig khoảng 30 km về phía Nam. Lễ khởi công xây dựng đã diễn ra vào đầu tháng 6/2022 tại mỏ than nâu lộ thiên cũ Witznitz II. Dự án dự kiến cần tổng diện tích 500 ha và thêm 150 ha đất đền bù. Nhà phát triển dự án và tổng thầu Moveon Energy sẽ chịu trách nhiệm lắp đặt 1,1 triệu mô-đun năng lượng mặt trời, dự kiến sẽ đi vào hoạt động vào quý 2/2023. Nhà máy sẽ bán điện cho các khách hàng lớn và công nghiệp bằng phương thức hợp đồng mua bán điện dài hạn (PPA).

Công viên năng lượng Witznitz sẽ hồi sinh một khu vực ít được sử dụng trước đây. Việc tạo ra các làn đường dành cho xe đạp và cưỡi ngựa mới dài 13 km mỗi đường và các điểm nghỉ ngơi liên quan đã được lên kế hoạch và nhằm mục đích hỗ trợ du lịch trong tương lai. Ngoài ra, còn có các khía cạnh sinh thái, dự kiến sẽ được tính đến khi thực hiện công viên năng lượng mặt trời khổng lồ này.

Dự án tương lai, Công ty năng lượng HH2E của Đức cho biết: Đang có kế hoạch xây dựng một nhà máy sản xuất hydro lớn thứ hai tại bang Sachsen của Đức và được đồng tài trợ bởi HH2E cùng các cổ đông có trụ sở tại Anh – Foresight Group và HydrogenOne Capital Development. Công suất của nhà máy có thể đạt hơn 1 GW vào năm 2030 và dự kiến tiêu tốn hơn 1 tỷ Euro.

Được biết, quyết định đầu tư cuối cùng dự kiến được đưa ra trong năm 2023. Ở bước đầu tiên, khoảng 230 triệu Euro sẽ được chi để xây dựng một nhà máy sản xuất 100 MW vào năm 2025 nhằm cung cấp cho ngành hóa chất và các công ty vận tải. HH2E cho biết thêm, con số này có thể được tăng lên hơn 1 GW vào cuối thập kỷ này. Nhà máy sẽ dựa vào các công viên năng lượng mặt trời trong khu vực để chuyển đổi năng lượng tái tạo thành hydro.

3/ Dự án hydro xanh lớn nhất châu Âu đang giai đoạn xây dựng:

Tập đoàn HyDeal Tây Ban Nha hiện đang triển khai dự án trong khuôn khổ nền tảng HyDeal Ambition với hơn 30 công ty tham gia, khởi xướng vào năm 2021, cung cấp hydro tái tạo để sản xuất thép xanh, amoniac xanh và phân bón xanh. Gần đây, IRENA đã xếp hạng dự án này là dự án hydro tái tạo quy mô giga lớn nhất thế giới.

Các nhà tài trợ chính bao gồm: Tập đoàn sản xuất thép quốc tế ArcelorMittal, Nhà điều hành hệ thống truyền dẫn khí đốt Tây Ban Nha Enagás, Tập đoàn hóa chất Fertiberia của Tây Ban Nha và Công ty hydro DH2 Energy có trụ sở tại Madrid. Dự án dự kiến sẽ đi vào vận hành vào năm 2025. Tổng công suất lắp đặt là khoảng 9,5 GW điện mặt trời và công suất các máy điện phân 7,4 GW vào năm 2030. ArcelorMittal và Grupo Fertiberia có kế hoạch mua 6,6 triệu tấn hydro tái tạo trong 20 năm để sản xuất thép, amoniac và phân bón.

Thierry Lepercq – Chủ tịch của liên doanh và là người phát ngôn của HyDeal Ambition cho biết: Hydro xanh hiện có thể cạnh tranh với than, dầu, khí đốt, khí tự nhiên cả về chi phí và khối lượng. Chính quyền Tây Ban Nha đã nhiều lần khuyến cáo, Liên minh châu Âu nên cố gắng tránh nhập khẩu hydro xanh trong tương lai, ưu tiên sản xuất trong nước, vì vậy, dự án nói trên của Tây Ban Nha là dự án đầu tiên của hệ thống hydro xanh, sẽ cho ra đời sản phẩm với giá €1,5/kg (khoảng 38 nghìn Việt Nam đồng).

4/ Dự án thí nghiệm tổng hợp hạt nhân lớn nhất thế giới của Pháp:

Theo tờ Guardian của Anh: Cuối tháng 7/2020, dự án thí nghiệm nhiệt hạch hạt nhân lớn nhất thế giới của Pháp bắt đầu giai đoạn xây dựng. Dự kiến hoàn thành trong 5 năm, dự án tọa lạc tại miền Nam nước Pháp. Nhà máy sẽ tạo ra plasma cực nóng đầu tiên vào cuối năm 2025 để chứng minh khả năng tạo ra điện nhiệt hạch, nguồn năng lượng sạch ở quy mô thương mại.

Dự án mang tên International Thermonuclear Experimental Reactor (Lò phản ứng thí nghiệm nhiệt hạch quốc tế – ITER) có vốn đầu tư 20 tỷ Euro được kì vọng là bản sao của mặt trời, tái tạo những phản ứng như tổng hợp hạt nhân, hứa hẹn cung cấp nguồn năng lượng sạch vô hạn. Đây là sản phẩm đầu tay sau hơn 60 năm nghiên cứu, bởi con người vẫn chưa vượt qua được rào cản kỹ thuật khi các dạng lò kiểu này ngốn một nguồn lượng năng lượng lớn hơn nó tạo ra.

Theo ông Bernard Bigot – Tổng giám đốc ITER: Công trình được lắp ráp bởi hàng triệu linh kiện với trọng lượng 23.000 tấn, trong đó có 200 km dây kết nối gần 3.000 tấn nam châm siêu dẫn, nặng hơn cả máy bay phản lực cỡ lớn jumbo jet. Tất cả được đặt trong môi trường âm 269 độ C tại cỗ máy đông lạnh lớn nhất thế giới.

Phản ứng tổng hợp hạt nhân giải phóng ra năng lượng khổng lồ khi các nguyên tử hydro nặng hợp nhất với nhau, nhưng đòi hỏi nhiệt độ nung nóng lên tới 150 triệu độ C, nóng gấp 10 lần so với lõi của mặt trời. Nhiên liệu hydro được lấy từ nước biển. Nhưng bắt buộc phải có những khối nam châm khổng lồ để chứa plasma cực nóng trong buồng chân không hình vòng xuyến được gọi là Tokamak. Giống như các lò phản ứng phân hạch hạt nhân thông thường, bản thân quá trình nhiệt hạch không phát thải CO2 làm khí hậu nóng lên. Mặt khác, các lò phản ứng nhiệt hạch không làm phân rã và tạo ra lượng chất thải phóng xạ ít hơn nhiều so với điện hạt nhân.

ITER được khởi động vào năm 1985, sau hội nghị thượng đỉnh giữa Tổng thống Mỹ (khi đó là Ronald Reagan) và nhà lãnh đạo Liên Xô (Mikhail Gorbachev). Dự án đã phải đối mặt với một loạt các thách thức kỹ thuật và vấn đề chi phí trong nhiều năm.

Hiện tại, ITER đang được phát triển bởi các công ty từ Trung Quốc, EU, Ấn Độ, Nhật Bản, Hàn Quốc, Nga và Mỹ…

5/ Bồ Đào Nha, Thụy Sĩ khởi động các nhà máy thủy điện tích năng:

Liên minh châu Âu (EU) có tham vọng giảm thiểu biến đổi khí hậu, chấm dứt gần như hoàn toàn việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch để đạt được mức trung hòa carbon. Theo Hiệp hội Lưu trữ Năng lượng châu Âu (EASE): EU sẽ cần 200 GW công suất lưu trữ vào cuối thập kỷ này và 600 GW vào năm 2050. Để thực hiện tham vọng này, Bồ Đào Nha, Thụy Sĩ khởi động các nhà máy thủy điện tích năng, tổng công suất hơn 2 GW.

Iberdrola có trụ sở tại Tây Ban Nha vừa đóng góp vào chương trình trên bằng việc khánh thành kỹ thuật Nhà máy Thủy điện Tích năng Tamega Gigabattery ở Bồ Đào Nha, với công suất 1,16 GW. Tamega Gigabattery là một trong những dự án lưu trữ lớn nhất ở châu Âu trong 25 năm qua. Dự án được xây dựng giữa Porto và thị trấn Ourense của Tây Ban Nha, vốn đầu tư trị giá 1,5 tỷ EUR và hiện đang giai đoạn hoàn thành những hạng mục cuối (sau gần 8 năm xây dựng). Tamega Gigabattery dự kiến sẽ được nâng cấp thành nhà máy điện lai (hybrid) nhờ phương án tích hợp hai công viên điện gió. Tiến độ hoàn thành toàn bộ vào tháng 6 năm 2024.

Nhà máy thủy điện tích năng khác có tên Nant de Drance của Thụy Sĩ đã phải mất 14 năm xây dựng. Dự án tọa lạc tại Canton, bang Valais ở phía Tây Nam của Thụy Sĩ với vốn đầu tư hơn 2 tỷ EUR. Nó được ví như “pin nước” khổng lồ trong lòng núi, hứa hẹn thay đổi cuộc đua năng lượng tái tạo châu Âu. Không giống như những nhà máy thuỷ điện thông thường, công trình “pin nước” vừa tạo ra điện, lại có thể lưu trữ để phát lúc thiếu điện. Pin nước khổng lồ chính là một bước tiến lớn đối với hệ thống năng lượng tái tạo của Thuỵ Sĩ. Bắt đầu đi vào vận hành từ cuối tháng 6/2022, Nant de Drance có khả năng lưu trữ năng lượng tương đương với 400.000 pin xe điện.

Đường hầm của công trình này được đào trong lòng núi, dài khoảng 17km xuyên qua dãy Alps. Sáu tua bin được đặt trong một hầm ngầm khổng lồ có chiều dài gấp đôi sân bóng đá, ở độ sâu 600m dưới lòng đất. Nước đổ xuống một ống thép cao hơn tháp Eiffel để cung cấp năng lượng cho 6 tua bin. Nant de Drance đã tái sử dụng hai hồ chứa sẵn có, nâng hồ cao thêm 21,5m để tăng gấp đôi sức chứa. Hiện hồ này chứa được lượng nước lớn gấp 6.500 bể bơi đạt tiêu chuẩn Olympic.

Đón đọc kỳ tới…

KHẮC NAM – CHUYÊN GIA TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

(THEO: TNE/CAO/HCU/GUARIAN/FC/PMC/BGC – 3/2023)