Nhiệt điện than: Thế giới vẫn chưa thể “cai nghiện”

Năm 2021, nhu cầu về than tiếp tục đạt đỉnh khi các nước cần nhiều năng lượng để hồi phục sau đại dịch. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), lượng điện sản xuất từ ​​than đá đạt mức cao nhất mọi thời đại trong năm 2021, do nhu cầu điện vượt xa các giải pháp sử dụng công nghệ carbon thấp. Theo báo cáo từ IEA, sản lượng điện toàn cầu từ than đá ước tính tăng 9% vào năm ngoái, tkéo theo việc sản xuất điện từ than đá chiếm khoảng 30% lượng khí thải CO2 toàn cầu.

Bản đồ thế giới theo tỷ lệ sản xuất điện từ than đá của các nước trong năm 2021. Ảnh: Our World in Data.

Ưu, nhược điểm của nhiệt điện than

Ưu điểm chủ yếu của nhiệt điện than là nguồn năng lượng phong phú khi tổng trữ lượng than toàn thế giới hiện nay khoảng gần 900 tỷ tấn. Với mức tiêu thụ than như hiện nay, nguồn than có thể cung cấp thêm khoảng 100 năm nữa, trong khi thời gian của nguồn dầu mỏ và khí đốt chỉ bằng nửa con số đó.

Than đá vẫn là nguồn tài nguyên hóa thạch dồi dào so với nhiều nhiên liệu hóa thạch khác. Ảnh: Alamy.

Than được sử dụng rộng rãi trong sản xuất điện, góp phần quan trọng trong việc bảo đảm cung cấp điện bền vững, với chi phí phải chăng. Lợi thế lớn nhất của nhiệt điện than là độ tin cậy. Các nhà máy nhiệt điện than có thể làm việc liên tục với công suất cao, có thể lên đến 7.500 giờ/năm. Chi phí sản xuất điện tương đối thấp. Điện được sản xuất từ các nhà máy nhiệt điện đốt than rẻ hơn so với nhiều nguồn năng khác.

Mặt khác, hiện công nghệ nhiệt điện than đã đạt được nhiều tiến bộ trong việc tăng hiệu suất và giảm phát thải khí nhà kính. Ngoài ra, các biện pháp bảo hộ lao động, tự động hóa và năng suất lao động cũng được cải thiện đáng kể trong thời gian qua.

Nhiều quốc gia vẫn có kế hoạch duy trì hoặc thậm chí xây mới các nhà máy nhiệt điện than. Ảnh: XGLOBAL Markets

Tuy nhiên, giống như bất kỳ loại nguồn năng lượng nào, nhiệt điện cũng có một số nhược điểm. Nhiệt điện than có phát thải khí nhà kính lớn nhất, phát sinh chất thải rắn. Tro xỉ từ các nhà máy nhiệt nhiệt điện than cũng gây tác động đến môi trường, chiếm dụng tài nguyên đất và phát sinh các chi phí xử lý. “Than đá là nguồn phát thải CO2 lớn nhất toàn cầu và mức độ sản xuất nhiệt điện than cao trong lịch sử năm 2021 là một dấu hiệu đáng lo ngại về việc thế giới đang nỗ lực giảm phát thải”, Giám đốc điều hành của IEA Fatih Birol cho biết.

Dù vậy, nguồn nhiên liệu hóa thạch nói chung, nguồn nhiệt điện than nói riêng vẫn còn đóng vai trò quan trọng cho việc phát điện toàn cầu.

Chưa thể giảm phụ thuộc trong tương lai gần

IEA thống kê trong cơ cấu sản xuất điện của thế giới hiện nay, các nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch (than, dầu, khí đốt) sản xuất 2/3 sản lượng điện toàn cầu. Trong đó các nhà máy điện sử dụng nhiên liệu than được sử dụng rộng rãi nhất, chiếm khoảng 37% sản lượng điện. Giảm bớt than là yếu tố then chốt để đạt các mục tiêu về môi trường. Tuy nhiên, do giá rẻ và nguồn cung dồi dào, nhiều nước vẫn phụ thuộc nguồn năng lượng này.

Hiện tại có hai xu hướng về nhiệt điện than: Xu hướng giảm, chủ yếu tại các nước thuộc Tổ chức hợp tác và phát triển kinh tế (OECD) như Mỹ, Anh, Pháp, Ý, Hà Lan, Bồ Đào Nha, Áo, Iceland, Đan Mạch, Thụy Điển, Phần Lan; xu hướng tăng, chủ yếu các nước ngoài OECD, nhất là các nước: Trung Quốc, Ấn Độ, ASEAN, Nam Phi, Thổ Nhĩ Kỳ, Bangladesh, Pakistan... Theo dự báo của IEA trong giai đoạn 2015-2040, tổng công suất nhiệt điện than trên thế giới sẽ tăng thêm 947GW, trong đó khối OECD tăng 97GW, ngoài OECD tăng 850GW, riêng Trung Quốc 383GW và Ấn Độ 306GW.

Sự gia tăng nhu cầu nhiệt điện than phần lớn đến từ Trung Quốc, Ấn Độ, Mỹ và Liên minh châu Âu (EU). Tại Trung Quốc, nước sản xuất điện chiếm 1/3 lượng than tiêu thụ toàn cầu, sản xuất điện từ than được dự báo tăng trưởng 9% còn tại Ấn Độ, con số này là 12% vào năm 2021. Điều này đưa sản lượng điện từ đốt than lên mức cao nhất mọi thời đại ở cả hai quốc gia này. Bên cạnh đó, báo cáo của IEA cũng cho rằng nhu cầu than toàn cầu nói chung, bao gồm cả nhu cầu sử dụng ngoài sản xuất điện, như sản xuất xi măng và thép, tăng 6% trong năm 2021 và có thể đạt kỷ lục mới vào năm 2022.

Các nhà máy điện chạy bằng than sản xuất gần 1/4 lượng điện ở Mỹ. Tại xứ cờ hoa, than là nguồn năng lượng dồi dào nhất của quốc gia, chiếm gần 90% tổng trữ lượng nhiên liệu hóa thạch, và được coi là một nguồn cung cấp năng lượng “của nhà trồng được”. Trong báo cáo của cơ quan thông tin năng lượng Mỹ (EIA), sản lượng nhiệt điện than của Mỹ chiếm 21,8% so với điện từ năng lượng nguyên tử (18,9%) và năng lượng tái tạo (20,1%) trong năm 2021.

Đồng thời, do phần lớn thế giới thiếu khả năng tiếp cận với năng lượng sạch, hiện đại, nên than vẫn là yếu tố cần thiết để giảm nghèo năng lượng trên toàn thế giới. Khoảng 860 triệu người trên toàn cầu hiện đang sống mà không tiếp cận được điện, kéo theo gần 2,6 tỷ người không có phương thức nấu ăn vệ sinh vì không có điện. Vấn đề này lan rộng khắp các nước đang phát triển, nhưng nó đặc biệt nghiêm trọng ở châu Phi cận Sahara và nhiều quốc gia châu Á, nơi chiếm tới 95% số người nghèo về năng lượng.

Các nước áp dụng nhiều công nghệ tiên tiến để giảm phát thải khí CO2 khi sản xuất điện từ than đá. Ảnh: NPR.

Vì thế giới sẽ tiếp tục dựa vào than đá và các nhiên liệu hóa thạch khác để đáp ứng các nhu cầu năng lượng quan trọng, nên một cách tiếp cận dựa trên công nghệ để giảm lượng khí thải CO2 thông qua chiến lược năng lượng tối ưu và con đường không phát thải được cho là giải pháp hàng đầu. Như Hiệp hội Than Thế giới (WCA) chỉ ra rằng, các công nghệ phát thải thấp đã giúp giảm đáng kể lượng khí thải CO2 từ việc sử dụng than. Công nghệ sử dụng than hiệu quả cao, ít phát thải (HELE), cùng với quá trình thu hồi và hấp thụ hoặc lưu trữ carbon (CCS), là yếu tố quan trọng để đáp ứng nhu cầu năng lượng và các mục tiêu khí hậu. Theo WCA tính toán, việc tăng tỷ lệ hiệu suất trung bình toàn cầu hiện nay của các nhà máy nhiệt điện than từ 37,5% lên 47,5% bằng cách triển khai công nghệ tiên tiến hơn vẫn có thể cắt giảm 2Gt khí thải CO2, qua đó cho phép sử dụng năng lượng hợp lý từ than đá để phát triển kinh tế và xóa đói giảm nghèo ở nhiều nước.

Thế giới cam kết dần “cai nghiện” nhiệt điện than…

Tại Hội nghị lần thứ 26 các bên tham gia Công ước khung của Liên hợp quốc (LHQ) về biến đổi khí hậu (BĐKH (COP26), vào tháng 11-2021 tại Glasgow, Scotland (Vương quốc Anh), 197 quốc gia tham gia Công ước khung của LHQ về BĐKH đã thông qua Hiệp ước khí hậu Glasgow, khẳng định lại mục tiêu khống chế gia tăng nhiệt độ trung bình trên toàn cầu ở ngưỡng dưới 2 độ C so với mức thời kỳ tiền công nghiệp và quyết tâm theo đuổi các nỗ lực để đạt mục tiêu tăng ở mức 1,5 độ C.

Thế giới vẫn còn phụ thuộc vào nhiệt điện than để phát triển kinh tế và phục hồi sau đại dịch. Ảnh: World Nation News.

Đây là lần đầu tiên nhiên liệu hóa thạch được đề cập trong thỏa thuận của một hội nghị thượng đỉnh của LHQ về khí hậu khi các bên nhất trí kêu gọi giảm dần nhiệt điện than không sử dụng công nghệ thu giữ carbon và trợ cấp nhiên liệu hóa thạch không hiệu quả. Ngoài ra, đã có 40 quốc gia, bao gồm Việt Nam, cam kết loại bỏ nhiệt điện than vào những năm 2030 ở các nước giàu và những năm 2040 tại các nước đang phát triển và nước nghèo.

Thách thức mà ngành phải đối mặt nằm ở việc phát triển các công nghệ và con đường để không phát thải, đặc biệt là CO2, mà các nhà khoa học xác định là một nhân tố gây ra BĐKH. “Thế giới đang đi đúng hướng, sẵn sàng đặt dấu chấm hết với than và đón nhận các lợi ích kinh tế, môi trường từ việc xây dựng một tương lai sử dụng năng lượng sạch”, Bộ trưởng Bộ Năng lượng và Kinh doanh Vương quốc Anh Kwasi Kwarteng kỳ vọng.

Đơn cử như Mỹ, việc sử dụng than ở nước này đã giảm một phần do lo ngại về tác động của CO2 và các khí thải khác đối với khí hậu. Mặc dù lượng phát thải các chất ô nhiễm không phải CO2 từ sản xuất than đã giảm đáng kể kể từ những năm 1970, nhưng việc sử dụng than ở Mỹ dự kiến ​​sẽ tiếp tục giảm từ mức hiện tại xuống dưới 15% tổng sản lượng điện vào giữa thế kỷ này.

Liên minh cung cấp than trong quá khứ (nhóm gồm 137 quốc gia, thành phố, khu vực và tổ chức nhằm đẩy nhanh giai đoạn sử dụng nhiên liệu hóa thạch ra khỏi các nhà máy nhiệt điện than) cho biết, họ đã bảo đảm 28 thành viên mới cam kết từ bỏ nhiên liệu vào năm 2035. Các yếu tố bao gồm lo ngại về ô nhiễm dẫn đến sự ấm lên của Trái đất và tình hình kinh tế ngày càng tồi tệ đối với sản xuất bằng nhiên liệu than đã làm hạn chế thị phần của loại nhiên liệu này ở các nước phương Tây giàu có bao gồm Anh, Đức và Ireland trong vài thập kỷ qua

…Và công cuộc tìm năng lượng mới thay thế

Trong khi vẫn buộc phải sử dụng nhiệt điện than ít nhất là trong tương lai gần, cũng như đối phó với tình trạng BĐKH và sự cạn kiệt của các nguồn hóa thạch, việc phát triển các nguồn năng lượng sạch (như gió, mặt trời, nước, hydro) trở thành xu thế chung của toàn cầu.

Năng lượng tái tạo, thân thiện mới môi trường từ gió hay mặt trời đang phổ biến hơn trên toàn cầu. Ảnh: WindEurope

Hiện nay, Anh, Pháp, Phần Lan, Áo, Bồ Đào Nha là những quốc gia châu Âu và EU tiên phong trong việc sớm loại bỏ than đá ra khỏi các chính sách phát triển năng lượng của quốc gia, cắt giảm đầu tư vào ngành công nghiệp than và đóng cửa các nhà máy nhiệt điện than. Điện khí hóa hệ thống sưởi đang là kế hoạch chính trong các chính sách của EU nhằm giảm lượng khí thải của các tòa nhà ở châu Âu. Ủy ban châu Âu (EC) cũng đang bắt tay vào dự án “Gói năng lượng tham vọng” với cam kết hỗ trợ phù hợp cho các khu vực hiện vẫn phụ thuộc nhiều vào ngành khai thác than.

Theo báo cáo của công ty nghiên cứu thị trường Economist Intelligence Unit (Anh), nhu cầu sử dụng than đá đang sụt giảm nhanh chóng ở “lục địa già”, với việc đến năm 2030, mức tiêu thụ than đá chỉ chiếm 12% tại khu vực này. Trong số đó, Phần Lan là một trong những quốc gia hàng đầu trên thế giới về sử dụng năng lượng mặt trời và năng lượng gió. Tại Pháp, Bộ Môi trường tuyên bố ngừng trợ cấp cho việc lắp đặt các lò sưởi khí đốt dân dụng mới và tăng cường hỗ trợ sưởi ấm bằng năng lượng tái tạo. Tại Anh, nước này đã thường xuyên đóng cửa nhà máy nhiệt điện than và chuyển sang sử dụng khí tự nhiên hoặc khai thác các trạm điện gió biển. Hiện, ngành năng lượng của xứ sở sương mù chỉ phụ thuộc vào than ở mức 9%.

Mỹ, quốc gia luôn phụ thuộc rất nhiều vào nhiên liệu hóa thạch như khí tự nhiên, dầu và than đá để sản xuất năng lượng, cũng bắt đầu xu hướng đẩy mạnh thực hiện quy hoạch phát triển năng lượng sạch đến năm 2050. Chính phủ Mỹ đã đầu tư rất lớn cho việc phát triển cơ sở hạ tầng các nhà máy sản xuất năng lượng tái tạo, cũng như các ngành công nghiệp sản xuất thay thế dần động cơ sử dụng năng lượng sạch. Đơn cử, bang California (Mỹ) đã xây dựng 2 nhà máy điện mặt trời lớn hàng đầu thế giới: Trang trại quang điện Topaz (công suất 550MW) và nhà máy Ivanpah (công suất 392MW).

Từ một đất nước chủ yếu dựa vào nguồn nhiên liệu hóa thạch, Trung Quốc đã và đang xem việc phát triển nguồn năng lượng tái tạo là nhiệm vụ trọng tâm. Điều đó được nhấn mạnh trong kế hoạch hiện đại hóa công nghiệp “Made in China 2025”, mục tiêu đưa Trung Quốc trở thành quốc gia hàng đầu trong lĩnh vực năng lượng tái tạo. Trong tổng kết kế hoạch 5 năm từ 2016-2020, tổng đầu tư của Trung Quốc vào ngành công nghiệp này đã lên đến hơn 360 tỷ USD.

Về phần mình, Australia đang có kế hoạch trở thành một trong ba nhà xuất khẩu hydro hàng đầu cho các thị trường châu Á vào năm 2030, và đặt ra mục tiêu giảm chi phí sản xuất hydro xuống dưới 2AUD (1,4USD)/kg. Mới đây, Công ty Công nghệ Hysata của Australia thông báo đã đạt được bước tiến đột phá trong việc nâng cao hiệu suất của các chất điện phân, giúp đẩy nhanh quá trình sản xuất khí hydro ở quy mô công nghiệp, đưa nguồn năng lượng mới này sớm cạnh tranh được với các loại nhiên liệu hóa thạch truyền thống.

Nhìn chung, cơ cấu nguồn điện của từng nước tùy thuộc vào trình độ phát triển kinh tế và tiềm năng các nguồn tài nguyên năng lượng sẵn có trong nước cũng như khả năng tiếp cận các nguồn tài nguyên năng lượng ở nước ngoài của mỗi quốc gia. Do đó, mỗi nước có một cơ cấu hợp lý phù hợp với hoàn cảnh, đặc điểm của mình trong từng giai đoạn theo hướng bảo đảm sao cho tối ưu về mặt kinh tế, sự ổn định, an toàn của hệ thống điện và bền vững về môi trường.

Xu hướng cải tiến công nghệ đã giúp dư địa giảm phát thải của nhiệt điện than còn rất lớn. Không phải ngẫu nhiên mà gần đây, WCA đã chuyển tuyên ngôn của mình từ “Than là tương lai” sang thành “Than là chiếc cầu bắc tới tương lai” của con người.