Báo cáo AquaVentus: Kết hợp kết nối điện – hydro giúp tiết kiệm đến 1,7 tỷ EUR/năm cho điện gió Bắc Hải

Hydrogen Scotland cho biết tổ chức vừa ký Biên bản ghi nhớ hợp tác (MoU) với AquaVentus, qua đó chia sẻ các thông tin hai bên cùng quan tâm. Tuần này, AquaVentus công bố báo cáo “Efficient Integration of Mixed Connection Concepts for Offshore Wind and Hydrogen”, do Frontier Economics thực hiện, cho thấy mô hình kết hợp kết nối lưới điện và đường ống hydro, cùng sản xuất hydro ngoài khơi (offshore sector coupling), có thể giảm mạnh chi phí tích hợp điện gió ngoài khơi.

Kết luận chính: Trong hai vùng 4 và 5 của Bắc Hải thuộc Đức, mô hình “pipes & wires” cho phép tiết kiệm tới 1,7 tỷ euro mỗi năm so với phương án kết nối điện truyền thống.

Bối cảnh: Chi phí truyền tải điện tăng mạnh

Việc khai thác tiềm năng điện gió Bắc Hải và triển khai điện phân hydro trong nước là then chốt cho an ninh năng lượng và mục tiêu khí hậu của Đức. Tuy nhiên, chi phí truyền tải điện dưới biển đang tăng nhanh.

• Kế hoạch phát triển lưới điện của Đức (Electricity Network Development Plan) dự báo 158 tỷ EUR chi phí truyền tải điện ngoài khơi đến năm 2045.

• Cùng lúc, chi phí lưới điện trên bờ – một phần do điện gió ngoài khơi – cũng tiệm cận con số tương tự.

Để giảm chi phí, Kế hoạch Lưới điện Ngoài khơi (Spatial Offshore Grid Plan) mới nhất của Cơ quan Hàng hải và Thủy đạc Liên bang Đức (BSH) đưa vào khái niệm “overplanting”: lắp đặt nhiều turbine hơn so với công suất cáp điện dưới biển nhằm hạ chi phí CAPEX của cáp, đặc biệt tại các vùng xa bờ (zones 4 và 5).

Phương pháp nghiên cứu

Frontier Economics xây dựng mô hình tối ưu hóa để so sánh ba cấu hình hạ tầng đối với hai kịch bản phát triển điện gió đến 2045:

Hai kịch bản điện gió:

• 70 GW: theo mục tiêu pháp lý của Đức

• 55 GW: kịch bản thận trọng hơn, bị hạn chế bởi hiệu ứng wake

Ba cấu hình hạ tầng được so sánh:

1. Baseline:

   • Turbine = cáp điện (công suất bằng nhau)

   • Điện phân hydro đặt trên bờ

2. Điện-only overplanting:

   • Turbine > cáp điện

   • Điện phân đặt trên bờ

3. Sector Coupling – Pipes & Wires:

   • Turbine > cáp điện

   • Điện phân ngoài khơi

   • Kết hợp đường ống hydro + cáp điện

Mô hình tối ưu hóa xác định mức công suất hạ tầng giúp đạt chi phí ròng thấp nhất để tích hợp điện gió vùng 4 và 5 (còn các vùng 1–3 giữ nguyên).

Kết quả chính

1. Offshore sector coupling giúp tiết kiệm tới 1,7 tỷ EUR/năm

• Overplanting điện đơn thuần đã giúp giảm chi phí so với baseline:

  • -778 triệu EUR/năm (kịch bản 70 GW)

  • -116 triệu EUR/năm (kịch bản 55 GW)

• Nhưng pipes & wires đạt hiệu quả vượt trội:

  • -1.664 triệu EUR/năm (70 GW)

  • -477 triệu EUR/năm (55 GW)

2. Lợi thế kinh tế đến từ hạ tầng truyền tải tối ưu

• Điện phân ngoài khơi đắt hơn trên bờ, nhưng đường ống hydro rẻ hơn nhiều so với cáp điện trong vận chuyển năng lượng xa bờ.

• Có thể linh hoạt xuất điện hoặc hydro →

  • Tăng hiệu suất sử dụng turbine

  • Giảm cắt giảm công suất (curtailment)

  • Giảm chi phí truyền tải

3. Kết quả ổn định trong các phân tích nhạy cảm

Ngay cả khi:

• Tăng công suất điện phân

• Thay đổi giá điện ±20%

• Giả định chi phí điện phân ngoài khơi gấp đôi điện phân trên bờ

→ Mô hình “pipes & wires” vẫn luôn là phương án có chi phí ròng thấp nhất.

Cấu hình hạ tầng tối ưu (Hình 7)

• Khi sử dụng điện + đường ống hydro, công suất cáp điện tối ưu thấp hơn phương án chỉ dùng điện, do đường ống cung cấp tuyến truyền năng lượng chi phí thấp.

• Công suất đường ống hydro ≈ công suất điện phân →

  • Do chi phí truyền tải bằng hydro rất thấp

  • “Overplanting” không cần áp dụng cho điện phân – khác với turbine so với cáp điện.

Các hành động chính sách cần thiết

Báo cáo nêu một số biện pháp để hiện thực hóa mô hình sector coupling ngoài khơi:

a) Mở rộng khu vực cho phép điện phân ngoài khơi vượt mức hiện tại (1 GW tại khu SEN-1) và cho phép mô hình kết nối điện-hydro lai (mixed concepts).
b) Lập quy hoạch song song cho lưới điện và hạ tầng hydro.
c) Quy định công trình điện phân ngoài khơi có địa vị “lợi ích công cộng” tương đương điện phân trên bờ.
d) Áp dụng cơ chế giảm rủi ro đầu tư (risk mitigation).

Về AquaVentus

AquaVentus là sáng kiến liên ngành gồm hơn 100 doanh nghiệp, viện nghiên cứu và tổ chức tại châu Âu, nhằm xây dựng nền kinh tế hydro ngoài khơi quy mô lớn tại Bắc Hải.
Mục tiêu:

• 10 GW điện phân ngoài khơi,

• Hệ thống đường ống riêng (AquaDuctus) đưa hydro xanh trực tiếp lên bờ.

AquaVentus góp phần thúc đẩy chuyển dịch năng lượng, tăng an ninh năng lượng EU và phát triển hạ tầng hydro ngoài khơi tương lai.