Làm cho hydro sạch trở nên giá cả phải chăng
Matthew Knight
Hiểu rõ quá trình chuyển đổi năng lượng với trọng tâm là chính sách, quy định và thị trường để cung cấp hệ thống điện sạch cho Vương quốc Anh.
Ngày 13 tháng 2 năm 2025
Chúng ta không đủ khả năng để sản xuất hydro theo cách này
Chính phủ và ngành công nghiệp hydro non trẻ của Vương quốc Anh phải đối mặt với một sự thật không thể tránh khỏi:
Chúng ta không đủ khả năng để sản xuất hydro sạch dựa trên mô hình hỗ trợ hiện có của chính phủ Anh.
Chi phí hỗ trợ 11 dự án hydro điện phân trong Vòng phân bổ hydro đầu tiên (HAR1) sẽ làm tăng thêm 2,60-4,00 bảng Anh vào hóa đơn tiền gas trong nước trung bình hàng năm.
Được mở rộng lên mục tiêu 10GW vào năm 2030, sẽ làm tăng thêm 200-360 bảng Anh vào hóa đơn tiền gas trung bình.
Ngay cả khi trợ cấp hydro giảm 2/3, nó vẫn sẽ làm tăng thêm 10% vào hóa đơn tiền gas. Chỉ với công suất sản xuất hydro 10GW.
Điều đó là không thể chấp nhận được về mặt chính trị và nó sẽ không xảy ra.
Mô hình hỗ trợ được thiết kế cho mục đích sử dụng hydro có giá trị thấp nhất
Toàn bộ tiền đề của Mô hình kinh doanh sản xuất hydro GB là làm cho việc đốt hydro để tạo nhiệt có giá tương đương với việc đốt khí đốt tự nhiên để tạo nhiệt. Nhiệt độ thấp là cách sử dụng kém đối với nhiên liệu sạch cao cấp. Hydro quá có giá trị đối với mục đích đó và khách hàng sử dụng khí đốt không đủ khả năng chi trả cho nó.
Hydro có giá trị cao
Chúng ta cần tập trung hỗ trợ vào những mục đích sử dụng mà hydro có giá trị nhất hoặc chỉ có hydro mới có thể làm được.
Có một danh sách khá ngắn: thay thế hydro bẩn, quy trình công nghiệp và hóa học, máy móc hạng nặng và nguồn điện ngoài lưới điện, một số ứng dụng vận tải bao gồm hàng không và vận chuyển dưới dạng các dẫn xuất như methanol và Nhiên liệu hàng không bền vững (SAF).
Và đối với Vương quốc Anh, mục đích sử dụng lớn nhất và chiến lược nhất trong số tất cả sẽ là lưu trữ năng lượng.
Tại sao sử dụng hydro để lưu trữ năng lượng?
So với pin, hydro kém hiệu quả hơn và tốn kém hơn. Pin đã được triển khai ở quy mô 100MWh tại GB, vậy tại sao chúng ta lại sử dụng hydro để lưu trữ?
Câu trả lời là Sứ mệnh Năng lượng Sạch.
Khi gió thổi, chúng ta có rất nhiều điện giá rẻ. Trong thời gian ngắn lặng gió, chúng ta có thể sử dụng pin, bộ kết nối và lưu trữ bơm.
Thách thức là 'dunkelflaute', thời tiết u ám khi trong vài ngày liên tiếp không có gió và mặt trời. Để làm được điều đó, chúng ta cần lưu trữ một lượng lớn năng lượng giữa các mùa và thậm chí là nhiều năm. Lưu trữ hydro trong các hang động muối có thể là cách duy nhất để thực hiện ở quy mô cần thiết.
Trong 8.000 trong số 8.760 giờ trong một năm, năng lượng sạch tương đối đơn giản. Nhưng 760 giờ cuối cùng đó ngày càng khó quản lý và tốn kém hơn, bất kể chúng ta chọn cách nào.
Điều này đã được minh họa vào tháng trước khi nhà máy điện Rye House được trả 5.500 bảng Anh/MWh trong thời gian ngắn. Để so sánh, giá bán buôn trung bình năm ngoái là 70 bảng Anh và trước khi có covid là khoảng 40 bảng Anh.
Rye House đã đốt nhiên liệu hóa thạch để tạo ra điện, nhưng với mức giá đó, họ có thể đốt tiền giấy.
Lưu trữ năng lượng quy mô lớn
Vào năm 2023, Hội Hoàng gia đã công bố báo cáo về Lưu trữ điện quy mô lớn, trong đó nêu rằng đối với một hệ thống điện hoàn toàn sạch, GB sẽ cần 60-100TWh lưu trữ dài hạn. Phần lớn sẽ là hydro được lưu trữ trong các bể chứa ngầm khổng lồ.
Cho đến khi chúng ta xây dựng được kho lưu trữ, chúng ta sẽ không có hệ thống điện sạch 100%. 5% cuối cùng sẽ đến từ việc đốt khí đốt tự nhiên trong đội tàu điện cũ của GB. Chúng cần hoạt động hiệu quả và ít khi xảy ra.
5% cuối cùng đó là cách sử dụng nhiên liệu hóa thạch tương đối 'tốt' nhưng chúng ta sẽ cần phải dừng lại. Các nhà máy điện chạy bằng khí đốt cũ sẽ không tồn tại mãi mãi và chúng ta cần một giải pháp thay thế sạch.
Các mô hình chúng ta có thể mua được
Chúng ta biết mình cần hydro để làm gì và chúng ta không thể trợ cấp cho nó cho mọi thứ. Chúng ta cần nhanh chóng phát triển bốn mô hình kinh doanh riêng biệt của Vương quốc Anh (sản xuất, vận chuyển, lưu trữ và điện) để hỗ trợ quy trình lưu trữ năng lượng gió từ đầu đến cuối bằng cách sử dụng hydro trong các hang động muối.
Chúng ta cần ít tập trung vào hydro như một mặt hàng và tập trung hơn vào cách chúng ta cung cấp năng lượng sạch theo những cách sử dụng hydro.
Điện
Nhìn theo cách đó, sự hỗ trợ quan trọng nhất cho hydro bắt đầu bằng việc thực hiện những thay đổi đối với thị trường điện.
Chi phí lớn nhất để sản xuất hydro điện phân là chi phí điện. Chúng ta cần thay đổi các quy tắc của thị trường điện để có thể chuyển hướng các khoản thanh toán hạn chế để xây dựng các máy điện phân.
Năm ngoái, 300 triệu bảng Anh đã được thanh toán bằng các khoản thanh toán cắt giảm cho các trang trại gió và 4TWh năng lượng tái tạo đã bị mất do các hạn chế về lưới điện. Số tiền đó sẽ trang trải toàn bộ chi phí vốn của HAR1 và năng lượng bị mất sẽ tạo ra hơn 75.000 tấn hydro.
Nếu những thay đổi hỗ trợ được thực hiện kịp thời cho cuộc đấu giá điện gió vào mùa hè này, chúng ta có thể thấy các máy điện phân được xây dựng ở quy mô GW vào năm 2030. Chuỗi cung ứng cho việc đó đã sẵn sàng. Nhà máy sản xuất máy điện phân tự động của Siemens Energy tại Berlin đã có kế hoạch tăng công suất lên 3 GW/năm. Thị trường Anh quy mô GW sẽ thu hút đầu tư từ các công ty như Siemens Energy để xây dựng máy điện phân tại đây.
Lưu trữ
Biết được mục đích sử dụng hydro giúp chúng ta thiết kế mô hình hỗ trợ phù hợp. Hang động lưu trữ cơ sở hạ tầng quốc gia quan trọng. Có thể hiệu quả hơn về mặt chi phí khi tách chi phí vốn xây dựng kho khỏi chi phí sở hữu và chi phí vốn lưu động của hydro bên trong kho. Và có thể tách cả hai ra khỏi các quyết định chiến lược về thời điểm đưa hydro vào hoặc lấy ra.
Một phần hydro được lưu trữ cần được giữ lại cho năm gió thấp bất thường. Rất khó để cung cấp loại dự trữ chiến lược nhiều năm như vậy với mô hình thị trường. Sẽ cần sự can thiệp của chính phủ, tuy nhiên, phần còn lại của hệ thống được tài trợ.
Khai thác dung dịch trong hang muối mới mất 5-10 năm, vì vậy, các tín hiệu phù hợp càng sớm được đưa ra thì các dự án có thể bắt đầu càng sớm.
Sản xuất
Sau khi đã lấp đầy các hồ chứa hydro đó, chúng ta cần một cách hiệu quả để biến nó trở lại thành điện khi gió không thổi. Đối với quy mô lớn hơn, rất khó để đánh bại mật độ năng lượng của tuabin khí. Đó là lý do tại sao các nhà máy điện nhiên liệu hóa thạch sử dụng tuabin khí ngày nay. Tin tốt là tua bin khí chạy bằng 100% hydro đầu tiên trên thế giới đã được thiết kế và chế tạo tại Anh tại nhà máy Siemens Energy ở Lincoln.
Vào tháng 12, SSE và Siemens Energy đã công bố quan hệ đối tác thúc đẩy năng lượng hydro để phát triển sản xuất hydro ở quy mô lớn. Điều này bao gồm khoản đầu tư tiếp theo để đẩy nhanh quá trình phát triển Tua bin khí chu trình hỗn hợp 900 MW có khả năng chạy bằng 100% hydro thương mại để vận hành vào năm 2030 tại Keadby ở Lincolnshire.
Chúng tôi có thể phát triển công nghệ, nhưng để SSE đưa ra quyết định đầu tư cuối cùng trong khoảng 2 năm nữa, sẽ cần phải có một mô hình hỗ trợ toàn diện hỗ trợ cả nhà máy điện và xây dựng cơ sở hạ tầng để cung cấp 45 tấn hydro mỗi giờ.
Chính phủ hiện đang xây dựng mô hình kinh doanh hydro để cung cấp năng lượng, được thiết kế để hỗ trợ xây dựng các nhà máy điện hydro chỉ hoạt động khi chúng ta thiếu điện tái tạo.
Tạo ra sự thay đổi
Mô hình kinh doanh đầu cuối để lưu trữ gió dưới dạng hydro trong các hang động muối sẽ mất thời gian để phát triển, chúng ta sẽ làm gì trong thời gian chờ đợi để duy trì cả sứ mệnh năng lượng sạch và ngành công nghiệp hydro?
Vẫn có giá trị khi tiếp tục các dự án HAR1 và HAR2 đã phát triển tốt hoặc đang triển khai. Ngành công nghiệp cần có kinh nghiệm về các dự án để rút ra bài học, bắt đầu phát triển chuỗi cung ứng và giảm rủi ro cho dự án lớn hơn tiếp theo. Chính phủ sẽ đưa ra quy định tốt hơn bằng cách xem xét những gì thực sự quan trọng đối với các dự án thực tế. Mô hình chúng ta có không bị lãng phí. Chúng ta nên coi đó là khoản đầu tư để tìm hiểu cách GB nên sản xuất hydro. Chúng ta có thể làm cho HAR2 trở nên hợp lý hơn với những thay đổi về quy định đã được thảo luận trong ngành, nhưng những thay đổi đó sẽ không đủ để khiến nó bền vững ở quy mô lớn hơn.
Cơ quan điều hành hệ thống năng lượng quốc gia (NESO) nên nhanh chóng lập Kế hoạch năng lượng không gian chiến lược tạm thời, xem xét các khoản đầu tư ít hối tiếc cho cơ sở hạ tầng hydro. Chúng tôi biết các máy điện phân cần được đặt cùng vị trí với các trang trại gió hoặc ít nhất là ở cùng một phía ranh giới lưới điện. Chúng tôi biết những khu vực phù hợp cho các hang động muối. Chúng tôi sẽ cần đường ống dẫn 100% hydro giữa chúng.
Đã đến lúc Chính phủ phải nói ra những gì ngành công nghiệp đã biết. Rằng chúng ta không đủ khả năng để thực hiện HAR3 và hơn thế nữa theo cùng một cách. Điều quan trọng là cũng phải có một thông điệp rõ ràng rằng chúng ta vẫn cần thực hiện hydro và rằng chính phủ sẽ nhanh chóng làm việc với ngành công nghiệp về chính sách để hỗ trợ điều đó. Việc gửi những tín hiệu rõ ràng về những gì chúng ta cần, ở đâu và rằng chúng ta sẽ sớm có hỗ trợ giá cả phải chăng sẽ giúp các nhà phát triển tự tin thực hiện các dự án đầu cuối và tránh được sự gián đoạn gây thiệt hại.
Mô hình kinh doanh sản xuất hydro bắt đầu phát triển vào năm 2019, trước những thay đổi lớn trong ngành năng lượng. Sứ mệnh năng lượng sạch của Anh khiến hiện tại trở thành thời điểm thú vị nhất trong cuộc đời làm việc của tôi. Tất cả chúng ta cần phải hành động nhanh chóng và nâng cao trình độ của mình. Sự rõ ràng mới về mục đích là cơ hội để phát triển các mô hình hỗ trợ phù hợp với hệ thống mà chúng ta biết mình cần. Tương lai của hydro rất tươi sáng, hãy can đảm thay đổi và biến nó thành hiện thực.
Tài liệu tham khảo
“Chúng tôi ước tính tác động chính sách của việc tài trợ cho các dự án HAR1 đối với hóa đơn khí đốt trong nước trung bình hàng năm là khoảng 2,60 - 4,50 bảng Anh, trong giai đoạn thẩm định 10 năm (2028-2037)” - Tham vấn về Nghĩa vụ của Người vận chuyển khí đốt: phụ lục phân tích ngày 16 tháng 1 năm 2025 https://www.gov.uk/government/consultations/funding-mechanism-for-the-hydrogen-production-business-model-proposed-design-of-the-gas-shipper-obligation
Hóa đơn khí đốt trung bình của Anh và xứ Wales năm 2024 là 1.081 bảng Anh https://www.gov.uk/government/statistical-data-sets/annual-domestic-energy-price-statistics
Rye House đã trả 5.500 bảng Anh/MWh https://www.telegraph.co.uk/news/2025/01/08/electricity-bills-gas-wind-power-weather-freezing-cold/
Lưu trữ điện quy mô lớn, Hội Hoàng gia 2023 https://royalsociety.org/news-resources/projects/low-carbon-energy-programme/large-scale-electricity-storage/
Tua bin khí nhỏ chạy bằng hydro 100% đầu tiên https://www.hyflexpower.eu/about/
SSE & Siemens Energy Hydrogen Power Acceleration Partnership
https://www.ssethermal.com/news-and-views/2024/12/sse-and-siemens-energy-announce-hydrogen-power-acceleration-partnership/
Chia nhỏ sự khác biệt Hydrogen UK & Renewable UK báo cáo về việc giảm chi phí hydro https://www.renewableuk.com/news-and-resources/publications/splitting-the-difference-reducing-the-cost-of-green-hydrogen-to-accelerate-deployment/
Đồng định vị gió ngoài khơi: tích hợp gió ngoài khơi với tính linh hoạt https://www.renewableuk.com/news-and-resources/publications/offshore-wind-co-location-integrating-offshore-wind-with-flexibility/
