Trong bối cảnh biến đổi khí hậu diễn ra ngày càng gay gắt và các cam kết toàn cầu về giảm phát thải carbon (đặc biệt là mục tiêu Net Zero vào năm 2050 của Việt Nam) ngày càng mạnh mẽ, các nhà máy nhiệt điện than đang đối mặt với áp lực lớn chưa từng có. Từ vai trò trụ cột đảm bảo an ninh năng lượng, giờ đây họ phải tìm cách chuyển mình theo hướng “phát thải thấp” để tồn tại và phát triển bền vững. Đây không chỉ là yêu cầu về môi trường mà còn là điều kiện tiên quyết để duy trì khả năng cạnh tranh và tiếp tục đóng góp vào lưới điện quốc gia trong giai đoạn chuyển tiếp.
I. Lý do thúc đẩy sự chuyển mình của nhà máy nhiệt điện:
Sự cần thiết của việc chuyển đổi sang phát thải thấp đến từ nhiều yếu tố:
- Áp lực từ cam kết quốc tế và quy định pháp luật: Các thỏa thuận khí hậu (như Thỏa thuận Paris), cam kết của từng quốc gia về giảm phát thải (Việt Nam với mục tiêu Net Zero 2050) buộc các ngành công nghiệp phát thải lớn phải thay đổi. Các quy chuẩn môi trường trong nước cũng ngày càng siết chặt.
- Áp lực từ tài chính và đầu tư: Các tổ chức tài chính, ngân hàng quốc tế và thậm chí trong nước đang dần rút vốn hoặc áp dụng các tiêu chí “xanh” khi cấp tín dụng cho các dự án nhiệt điện than mới hoặc mở rộng các dự án cũ.
- Thay đổi nhận thức xã hội và áp lực từ cộng đồng: Người dân và cộng đồng ngày càng quan tâm đến chất lượng không khí, môi trường sống, gây áp lực trực tiếp lên các nhà máy gây ô nhiễm.
- Phát triển công nghệ năng lượng tái tạo: Sự tiến bộ vượt bậc và chi phí ngày càng giảm của năng lượng mặt trời, gió, và công nghệ lưu trữ pin khiến nhiệt điện than phải đối mặt với cạnh tranh gay gắt hơn.
- Nâng cao hiệu quả và giảm chi phí vận hành: Công nghệ phát thải thấp thường đi đôi với hiệu suất cao hơn, giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm chi phí lâu dài.
II. Các hướng chuyển mình chính của nhà máy nhiệt điện đến phát thải thấp:
Để đạt được mục tiêu phát thải thấp, các nhà máy nhiệt điện đang triển khai một loạt các giải pháp công nghệ và quản lý:
- Nâng cấp công nghệ đốt than hiệu suất cao:
- Công nghệ Siêu tới hạn (Supercritical – SC) và Trên siêu tới hạn (Ultra-Supercritical – USC): Đây là các công nghệ lò hơi tiên tiến nhất hiện nay cho phép đốt than ở nhiệt độ và áp suất cực cao.
- Ưu điểm: Tăng đáng kể hiệu suất chuyển hóa năng lượng từ than sang điện (từ 35-40% lên 43-47% hoặc cao hơn), từ đó giảm lượng than tiêu thụ trên mỗi đơn vị điện năng sản xuất, kéo theo giảm phát thải CO2 và các chất ô nhiễm khác.
- Thực trạng: Nhiều nhà máy mới ở Việt Nam đang được xây dựng theo công nghệ này, hoặc các nhà máy cũ được xem xét nâng cấp.
- Ứng dụng công nghệ xử lý khí thải tiên tiến hơn nữa:
Để kiểm soát các chất ô nhiễm chính, các nhà máy đang tập trung vào:
- Hệ thống khử bụi hiệu suất cao:
- Lọc bụi tĩnh điện (ESP) và Lọc bụi túi vải (Baghouse/Fabric Filter): Vẫn là công nghệ cốt lõi để thu giữ tro bay. Các nhà máy đang nâng cấp để đạt hiệu suất cao hơn nữa, thu giữ được cả bụi mịn PM2.5.
- Hệ thống khử SOx (FGD – Flue Gas Desulfurization):
- Công nghệ hấp thụ ướt (Wet FGD): Phổ biến nhất, sử dụng đá vôi hoặc vôi tôi để phản ứng với SO2, tạo ra thạch cao. Các thế hệ FGD mới có hiệu suất khử cao hơn và ít tiêu tốn năng lượng.
- Công nghệ hấp thụ khô/bán khô (Dry/Semi-dry FGD): Phù hợp cho các nhà máy có công suất nhỏ hoặc cần linh hoạt hơn.
- Hệ thống khử NOx (SCR – Selective Catalytic Reduction và SNCR – Selective Non-Catalytic Reduction):
- SCR: Tiêm chất khử (NH3/urê) và sử dụng chất xúc tác để chuyển hóa NOx thành N2 và H2O. Là công nghệ khử NOx hiệu quả nhất hiện nay.
- SNCR: Tiêm chất khử vào vùng nhiệt độ cao của lò mà không cần xúc tác.
- Kiểm soát thủy ngân và các kim loại nặng: Triển khai các công nghệ thu giữ thủy ngân và kim loại nặng phát thải từ quá trình đốt than.
- Nghiên cứu và triển khai công nghệ thu hồi, sử dụng và lưu trữ carbon (CCUS/CCS):
- Nguyên lý: Thu giữ CO2 trực tiếp từ khí thải nhà máy, sau đó vận chuyển đến nơi sử dụng (ví dụ: tăng cường thu hồi dầu khí, sản xuất hóa chất) hoặc lưu trữ vĩnh viễn dưới lòng đất.
- Thực trạng: Đây là công nghệ rất tiềm năng nhưng còn rất đắt đỏ và phức tạp, đang trong giai đoạn nghiên cứu, thí điểm ở nhiều nơi trên thế giới. Việt Nam đang bắt đầu nghiên cứu khả năng ứng dụng trong tương lai.
- Ý nghĩa: Nếu thành công và kinh tế, CCUS/CCS sẽ là chìa khóa để các nhà máy nhiệt điện tiếp tục hoạt động mà vẫn đạt mục tiêu Net Zero.
- Chuyển đổi nhiên liệu (đồng đốt hoặc chuyển đổi hoàn toàn):
- Đồng đốt sinh khối (Biomass Co-firing): Trộn than với một tỷ lệ nhất định sinh khối (bã mía, vỏ trấu, dăm gỗ…) để đốt trong lò hơi.
- Ưu điểm: Sinh khối là nhiên liệu trung hòa carbon (CO2 phát thải khi đốt được hấp thụ lại bởi cây trồng), giúp giảm lượng than tiêu thụ và tổng phát thải carbon.
- Thách thức: Cần điều chỉnh thiết kế lò hơi, hệ thống cấp liệu, và đảm bảo nguồn cung sinh khối ổn định.
- Chuyển đổi sang nhiên liệu khác: Trong dài hạn, một số nhà máy có thể xem xét chuyển đổi hoàn toàn sang đốt khí tự nhiên (ít phát thải hơn than) hoặc hydrogen (nếu công nghệ phát triển).
- Tối ưu hóa vận hành và ứng dụng số hóa:
- Giám sát và điều khiển tự động: Sử dụng hệ thống SCADA/DCS và cảm biến thông minh để giám sát liên tục các thông số vận hành của lò hơi và hệ thống xử lý khí thải, tối ưu hóa quá trình đốt và làm sạch khí.
- Phân tích dữ liệu lớn (Big Data) và Trí tuệ nhân tạo (AI): Phân tích dữ liệu vận hành để dự đoán lỗi thiết bị, tối ưu hóa lịch trình bảo trì, và điều chỉnh tự động các thông số để đạt hiệu suất cao nhất và phát thải thấp nhất.
- Tăng cường bảo trì dự đoán: Giảm thiểu thời gian ngừng máy đột xuất, đảm bảo các hệ thống xử lý hoạt động liên tục và hiệu quả.
III. Những thách thức trong quá trình chuyển mình:
Quá trình chuyển đổi này không hề dễ dàng và đối mặt với nhiều thách thức:
- Chi phí đầu tư lớn: Việc nâng cấp công nghệ hoặc lắp đặt hệ thống xử lý mới đòi hỏi vốn đầu tư khổng lồ.
- Công nghệ mới phức tạp: Yêu cầu đội ngũ vận hành và bảo trì có trình độ cao.
- Thách thức về nguồn cung nhiên liệu thay thế: Đảm bảo nguồn sinh khối ổn định, chất lượng cao.
- Khung pháp lý và chính sách: Cần có các chính sách rõ ràng, hỗ trợ đủ mạnh từ chính phủ để khuyến khích và thúc đẩy quá trình chuyển đổi.
Chuyển mình theo hướng phát thải thấp là con đường sống còn đối với các nhà máy nhiệt điện than Việt Nam. Điều này không chỉ là một yêu cầu về trách nhiệm môi trường mà còn là điều kiện để duy trì khả năng cạnh tranh, thu hút đầu tư và đóng góp vào mục tiêu phát triển bền vững của quốc gia. Mặc dù hành trình này còn nhiều gian nan, nhưng với sự đầu tư vào công nghệ tiên tiến, tối ưu hóa vận hành, và sự hỗ trợ mạnh mẽ từ chính sách, các nhà máy nhiệt điện hoàn toàn có thể trở thành một phần của bức tranh năng lượng sạch hơn, bền vững hơn trong tương lai.
