Biến khí mê-tan thành điện năng, thúc đẩy kinh tế tuần hoàn tại Quảng Ninh

Biến nguồn khí từng bị thải bỏ thành nguồn điện phục vụ khai thác

Quảng Ninh là trung tâm khai thác than lớn nhất cả nước với hàng chục mỏ hầm lò và lộ thiên đang hoạt động. Trong quá trình khai thác, khí mê-tan tự nhiên tích tụ trong các vỉa than luôn là một trong những nguy cơ lớn đối với an toàn lao động. Để phòng ngừa nguy cơ cháy nổ, các doanh nghiệp khai thác phải liên tục hút khí mê-tan ra khỏi hầm lò thông qua hệ thống thông gió và giếng thu hồi khí.

Trước đây, phần lớn lượng khí sau khi được hút lên thường được xả trực tiếp ra môi trường. Điều này giúp bảo đảm an toàn cho hoạt động khai thác nhưng lại làm gia tăng phát thải khí nhà kính. Mê-tan là loại khí có khả năng giữ nhiệt cao hơn nhiều lần so với CO₂ trong khoảng 20 năm đầu sau khi phát thải, vì vậy việc phát tán trực tiếp nguồn khí này được xem là một trong những nguyên nhân góp phần thúc đẩy biến đổi khí hậu.

Để giải quyết bài toán trên, nhiều quốc gia có ngành công nghiệp khai khoáng phát triển đã triển khai mô hình thu hồi khí mê-tan mỏ than (Coal Mine Methane - CMM) để phát điện. Theo mô hình này, khí sau khi được thu gom sẽ được xử lý, làm sạch và đưa vào các tổ máy phát điện sử dụng động cơ khí hoặc tua-bin khí có quy mô phù hợp với từng mỏ. Điểm đáng chú ý là các nhà máy điện thường được xây dựng ngay trong khu vực khai thác hoặc gần mỏ than. Nhờ đó, nguồn điện tạo ra có thể phục vụ trực tiếp cho hệ thống bơm nước, thông gió, băng tải, chiếu sáng và nhiều thiết bị vận hành khác mà không phải truyền tải đi xa.

Việc tận dụng nguồn khí sẵn có cũng giúp giảm nhu cầu sử dụng điện từ lưới quốc gia, đồng thời hạn chế thất thoát năng lượng trong quá trình truyền tải. Đối với các mỏ khai thác ở khu vực địa hình phức tạp, đây được xem là giải pháp mang lại hiệu quả cả về kinh tế lẫn môi trường. Các chuyên gia năng lượng đánh giá, thay vì coi khí mê-tan là "chất thải" cần loại bỏ, việc thu hồi để sản xuất điện đã biến nguồn phát thải thành nguồn tài nguyên có giá trị, đúng với tinh thần của mô hình kinh tế tuần hoàn.

Giảm phát thải khí nhà kính và nâng cao hiệu quả khai thác mỏ

Không chỉ tạo thêm nguồn năng lượng, mô hình điện khí mỏ than còn mang lại lợi ích lớn trong việc giảm phát thải khí nhà kính. Mỗi mét khối khí mê-tan được thu hồi và sử dụng thay vì phát tán trực tiếp vào khí quyển đều góp phần cắt giảm tác động đến biến đổi khí hậu. Bên cạnh đó, việc sử dụng khí mê-tan để phát điện cũng giúp nâng cao hiệu quả khai thác tài nguyên. Nguồn năng lượng từng bị lãng phí nay được tận dụng để phục vụ chính hoạt động sản xuất của doanh nghiệp, qua đó giảm chi phí vận hành và tăng hiệu quả sử dụng năng lượng.

Mô hình này còn phù hợp với xu hướng chuyển đổi sang nền kinh tế các-bon thấp. Thay vì khai thác thêm nhiên liệu hóa thạch để phát điện, doanh nghiệp tận dụng chính nguồn khí phát sinh trong quá trình sản xuất. Điều này không chỉ giúp giảm áp lực lên nguồn tài nguyên mà còn góp phần xây dựng chuỗi sản xuất khép kín, trong đó chất thải của một công đoạn trở thành đầu vào cho công đoạn khác.

Đối với Quảng Ninh, nơi ngành than giữ vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế, điện khí mỏ than được đánh giá là giải pháp có nhiều tiềm năng. Khi kết hợp với các hệ thống giám sát phát thải, công nghệ thu hồi khí và thiết bị phát điện hiệu suất cao, mô hình này có thể góp phần giảm đáng kể lượng mê-tan phát sinh từ hoạt động khai thác. Hiện nay, Quảng Ninh đang khởi động xây dựng dự án Nhà máy điện khí LNG tại TP. Quảng Ninh

Đây là dự án trọng điểm vốn ngoài ngân sách, có vốn đầu tư lớn (tổng mức đầu tư khoảng 2,2 tỷ USD), nằm trong danh mục dự án trọng điểm quốc gia về năng lượng trong Quy hoạch điện VIII của Chính phủ. Khi đi vào vận hành, dự kiến trong giai đoạn 2028-2029, nhà máy sẽ cung cấp khoảng 9 tỷ kWh điện/năm cho lưới điện quốc gia, góp phần giải quyết tình trạng thiếu điện tại miền Bắc.

Việt Nam đã cam kết giảm ít nhất 30% lượng phát thải khí mê-tan vào năm 2030 và hướng tới mục tiêu phát thải ròng bằng "0" vào năm 2050. Trong bức tranh đó, lĩnh vực năng lượng và khai khoáng được xác định là một trong những ngành có nhiều dư địa để cắt giảm phát thải thông qua ứng dụng công nghệ. Biến khí mê-tan thành điện năng không chỉ là giải pháp kỹ thuật mà còn là cách tiếp cận mới trong quản lý tài nguyên. Khi nguồn khí từng bị coi là chất thải được đưa trở lại phục vụ sản xuất, mô hình kinh tế tuần hoàn tại các vùng mỏ sẽ được hiện thực hóa, vừa tạo thêm giá trị kinh tế, vừa góp phần giảm phát thải khí nhà kính và hướng tới một ngành khai khoáng phát triển bền vững hơn.

Trong quá trình khai thác than, một lượng lớn khí mê-tan phát sinh từ các vỉa than thường được xem là yếu tố nguy hiểm cần phải hút và thải ra ngoài để bảo đảm an toàn cho hầm lò. Tuy nhiên, thay vì để nguồn khí này phát tán trực tiếp vào khí quyển, nhiều quốc gia đã thu hồi và sử dụng để phát điện.