“Cầu là thử thách lớn tiếp theo”: Ngành hydro toàn cầu trước ngưỡng 110 tỷ USD

Mở đầu: Từ cam kết đến hành động thực tế

Ngành hydro toàn cầu, với hơn 110 tỷ USD vốn đầu tư đã được cam kết và hơn 500 dự án đang triển khai, đang bước vào giai đoạn quyết định: chuyển từ tham vọng sang nhu cầu thị trường thực tế.
Theo bà Ivana Jemelkova, Tổng Giám đốc Hội đồng Hydro Toàn cầu, ngành đã “xây dựng những dự án thật, ở quy mô công nghiệp,” nhưng thử thách lớn nhất hiện nay là cầu — cụ thể là nhu cầu mua và sử dụng hydro ở quy mô thương mại.

Báo cáo này phân tích sâu về con đường kỹ thuật, tác động môi trường, và triển vọng thương mại của nền kinh tế hydro trong bối cảnh chuẩn bị cho COP30 tại Belém, Brazil.

1. Hướng phát triển kỹ thuật: Từ megawatt đến gigawatt

1.1. Công nghệ điện phân và hiệu suất

Sản xuất hydro thông qua điện phân nước — sử dụng điện tái tạo để tách hydro từ nước — là nền tảng của hydro xanh. Hiện có ba công nghệ chủ đạo:

Điện phân kiềm (AEL): Đã thương mại hóa, chi phí thấp, hiệu suất 60–70%.
Màng trao đổi proton (PEM): Phản ứng nhanh, độ tinh khiết cao, thích hợp khi kết hợp với năng lượng gió – mặt trời.
Điện phân oxit rắn (SOE): Hiệu suất cao (tới 85%) khi tận dụng nhiệt thải công nghiệp hoặc địa nhiệt, nhưng mới ở quy mô thí điểm.

Đến năm 2025, tổng công suất điện phân toàn cầu đã vượt 2,5 GW, chủ yếu tại Trung Quốc, châu Âu và Trung Đông. Tuy nhiên, để đạt mục tiêu giữ nhiệt độ toàn cầu dưới 2°C theo lộ trình của Hội đồng Hydro, công suất cần tăng lên 250–300 GW vào năm 2030, tức gấp hơn 100 lần hiện nay.

1.2. Hạ tầng và vận chuyển: Nút thắt cổ chai

Khâu hạ tầng đang là điểm yếu lớn nhất. Hydro có mật độ năng lượng thể tích thấp, nên cần:

Nén hoặc hóa lỏng để vận chuyển xa;
Chuyển đổi đường ống khí tự nhiên hoặc xây mạng lưới mới;
Chuyển hóa thành amoniac hoặc methanol để xuất khẩu bằng đường biển.

Tại châu Âu, dự án European Hydrogen Backbone đặt mục tiêu 40.000 km đường ống vào năm 2040, nhưng hiện mới vận hành dưới 10%.
Ở châu Á, Nhật Bản, Hàn Quốc, Singapore đang đầu tư mạnh vào bến cảng hydro lỏng và amoniac, định vị mình thành trung tâm thương mại hydro toàn cầu.

1.3. Ứng dụng công nghiệp: Tạo cầu thực sự

Cách nhanh nhất để tạo cầu cho hydro là thay thế các quy trình công nghiệp phát thải cao, gồm:

Sản xuất thép (dùng hydro thay than cốc làm tác nhân khử);
Sản xuất amoniac, methanol xanh (làm nguyên liệu hóa chất, nhiên liệu);
Lọc hóa dầu (khử lưu huỳnh, tổng hợp nhiên liệu tổng hợp).

Các dự án như HYBRIT (Thụy Điển), H2 Green Steel, hay NEOM (Ả Rập Xê Út) là minh chứng tiêu biểu. Tuy nhiên, đa số vẫn chưa đạt FID (quyết định đầu tư cuối cùng) do thiếu hợp đồng mua dài hạn (offtake) — chính là “bài kiểm tra cầu” mà bà Jemelkova nhấn mạnh.

2. Tác động môi trường và tính bền vững

2.1. Tiềm năng giảm phát thải

Hydro có thể khử carbon cho các ngành khó giảm phát thải, vốn chiếm hơn 7 tỷ tấn CO₂ mỗi năm. Nếu thay thế nhiên liệu hóa thạch trong công nghiệp nặng và giao thông đường dài, hydro có thể giúp giảm tới 2 tỷ tấn CO₂/năm vào năm 2035.

Tuy nhiên, lợi ích này chỉ đạt được nếu nguồn điện đầu vào là năng lượng tái tạo. Hydro điện phân bằng gió hoặc mặt trời có thể đạt <1 kg CO₂e/kg H₂, so với 10–12 kg CO₂e/kg H₂ của hydro xám từ khí tự nhiên.

2.2. Hydro xanh và hydro xanh lam

“Hydro xanh lam” (blue hydrogen) sản xuất từ cải tiến quá trình reforming khí tự nhiên kết hợp thu giữ và lưu trữ carbon (CCUS) là giải pháp trung gian cho các nước phụ thuộc vào khí đốt.
Hiện có thể thu giữ tới 95% CO₂, nhưng rủi ro rò rỉ methane và độ bền lưu trữ vẫn cần được quản lý chặt chẽ.
Các dự án như Northern Lights (Na Uy) hay Bayou Bend (Mỹ) đang thiết lập chuẩn mực mới cho lưu trữ carbon an toàn.

2.3. Tác động phụ và giới hạn tài nguyên

Sản xuất hydro cũng đòi hỏi nguồn lực đáng kể:

Nước: Cần khoảng 9 lít nước tinh khiết cho mỗi kg hydro. Ở vùng khô hạn như Trung Đông, phải khử mặn, làm tăng chi phí và phát thải gián tiếp.
Đất: Các trang trại năng lượng tái tạo quy mô lớn có thể xung đột với nông nghiệp hoặc đa dạng sinh học.
Khí NOx: Khi đốt amoniac hoặc hydro có thể sinh ra NOx, đòi hỏi tiêu chuẩn kiểm soát nghiêm ngặt.

2.4. Hệ thống hydro tuần hoàn và địa phương hóa

Các hướng đi mới gồm hydro từ chất thải, hydro sinh học, và hệ thống điện phân quy mô nhỏ chạy bằng năng lượng mặt trời.
Chúng giúp giảm phát thải logistics, tăng khả năng tự cung năng lượng, và phù hợp với kinh tế tuần hoàn địa phương.

3. Chính sách và động lực thị trường

3.1. Chính sách hỗ trợ và khoảng trống

Kể từ COP29 ở Baku, hơn 40 quốc gia đã công bố chiến lược hydro, nhưng chỉ vài nước triển khai các cơ chế tạo cầu rõ ràng:

Hoa Kỳ: Đạo luật IRA cấp tín dụng thuế tới 3 USD/kg hydro sạch.
Nhật Bản, Hàn Quốc: Bắt buộc mua hydro xanh và trợ cấp hợp đồng offtake.
Châu Âu: Thành lập Ngân hàng Hydro (Hydrogen Bank) và hợp đồng chênh lệch (CfD), nhưng tốc độ triển khai còn chậm.

Jemelkova cảnh báo rằng nếu chính phủ không kích cầu mạnh mẽ, 110 tỷ USD hiện nay có thể “bị treo”. Thị trường cần giá tín hiệu rõ ràng, quy định ổn định, và hệ thống chứng nhận carbon xuyên biên giới.

3.2. Tài chính và chia sẻ rủi ro

Các nhà đầu tư đang yêu cầu mô hình tài chính giảm rủi ro. Hình thức tài chính pha trộn (blended finance) – kết hợp vốn công, bảo lãnh xuất khẩu và vốn tư nhân – đang trở nên phổ biến.
Các sáng kiến như H4D của Ngân hàng Thế giới và trái phiếu xanh của IFC đang huy động hàng tỷ USD cho hạ tầng hydro.

Tuy nhiên, cạnh tranh trợ cấp và chính sách carbon không đồng bộ giữa các khu vực có nguy cơ làm phân mảnh thị trường, gây lãng phí nguồn lực.

3.3. Các hành lang hydro mới nổi

Một số tuyến thương mại hydro đầu tiên đã hình thành:

Australia–Nhật Bản: Xuất khẩu hydro và amoniac trong dự án HESC.
Trung Đông–Châu Âu: Tuyến ống và tàu chở hydro qua Ai Cập, Maroc, Oman.
Mỹ Latinh–Châu Á: Brazil và Chile nổi lên nhờ tiềm năng năng lượng tái tạo dồi dào.

Dự kiến đến năm 2030, thương mại hydro toàn cầu có thể đạt 30–40 triệu tấn/năm, nhưng quy mô thực tế vẫn phụ thuộc vào chính sách kích cầu.

4. Triển vọng thương mại: Cầu, chi phí và cạnh tranh

4.1. Dự báo cầu theo ngành

Theo Báo cáo Toàn cầu về Hydro 2025 của Hội đồng Hydro, nhu cầu có thể đạt 180–200 triệu tấn/năm vào 2050, gồm:

40% trong công nghiệp (thép, amoniac, lọc hóa dầu);
25% cho điện và sưởi;
20% cho giao thông (hàng hải, hàng không, xe tải nặng);
15% làm nguyên liệu hóa chất khác.

Giai đoạn 2025–2030 sẽ là thời điểm quyết định để hình thành cầu. Nếu không có hợp đồng mua, chi phí khó giảm nhanh theo quy mô.

4.2. Lộ trình giảm chi phí

Hiện hydro xanh có giá 4–6 USD/kg, so với 1,5–2 USD/kg của hydro xám. Tuy nhiên, nhờ giảm giá năng lượng tái tạo, điện phân lớn hơn và hiệu suất cao hơn, chi phí có thể giảm xuống dưới 2 USD/kg vào 2030 – ngang nhiên liệu hóa thạch tại nhiều khu vực.

Cạnh tranh phụ thuộc không chỉ vào sản xuất mà còn vào logistics, lưu trữ và công nghệ chuyển đổi, như:

Tách amoniac (ammonia cracking);
Chất mang hydro hữu cơ lỏng (LOHC);
Lưu trữ thể rắn cho ứng dụng đặc thù.

4.3. Liên minh doanh nghiệp và cụm công nghiệp hydro

Các tập đoàn lớn như Air Liquide, Shell, Mitsubishi, ACWA Power, Sinopec đang xây dựng cụm hydro công nghiệp tích hợp sản xuất – lưu trữ – tiêu thụ tại chỗ.
Các đối tác công tư (PPP) đóng vai trò then chốt trong việc giảm rủi ro giai đoạn đầu và thu hút vốn đầu tư nối tiếp.

5. Hướng tới COP30 và tầm nhìn xa hơn

Thông điệp của Jemelkova nhấn mạnh: công nghệ đã sẵn sàng, nhưng thị trường cầu mới là yếu tố quyết định.
Khoản 110 tỷ USD cam kết đầu tư không chỉ là con số, mà là bài kiểm tra độ tin cậy của các chính sách khí hậu toàn cầu.

Các ưu tiên chính sách cần hành động:

Đẩy mạnh chính sách tạo cầu – thông qua đấu thầu, mua sắm công, và nghĩa vụ sử dụng hydro.
Chuẩn hóa chứng nhận phát thải – đảm bảo minh bạch và thương mại xuyên biên giới.
Đầu tư hạ tầng – cảng, đường ống, lưu trữ để đảm bảo chuỗi cung toàn cầu.
Hợp tác khu vực – kết nối vùng cung (Trung Đông, Nam Mỹ, Úc) với vùng cầu (châu Âu, Đông Á).
Tích hợp hydro vào hệ thống năng lượng tổng thể – kết hợp với tái tạo, lưu trữ pin, và thu giữ carbon.

Kết luận

Khi thế giới tiến gần COP30, ngành hydro đang ở ngã rẽ chiến lược.
Công nghệ đã chứng minh, vốn đầu tư đã sẵn, và các dự án quy mô công nghiệp đang hình thành. Nhưng nếu các chính phủ không biến cam kết thành nhu cầu thực, lời hứa “hydro – trụ cột của trung hòa carbon” sẽ vẫn chỉ là khẩu hiệu.

Ngành hydro đang không chỉ kiểm chứng tính khả thi kinh tế, mà còn thử thách niềm tin của cộng đồng quốc tế vào khả năng thực hiện chuyển đổi năng lượng công bằng, sạch và bền vững.