Tác động của tương quan thời gian đối với phát thải GHG của hydro, Trích Báo cáo Đánh giá Hydrogen Toàn cầu 2024 của IEA
Biên tập: Ban Thư ký CLB VAHC
Tác động của tương quan thời gian đối với lượng khí thải GHG
Nhiều quốc gia hiện đang xác định các tiêu chí bổ sung để phân loại hydro là năng lượng tái tạo, sạch hoặc ít carbon và để các nhà phát triển dự án nộp đơn xin các chương trình tài trợ hoặc các loại hỗ trợ chính sách khác. Đây là những tiêu chí quan trọng nhất đối với con đường điện phân, nơi hầu hết lượng khí thải đều ở thượng nguồn. Các quy tắc phổ biến nhất liên quan đến đặc tính bổ sung của điện tái tạo và tương quan về mặt địa lý và thời gian giữa sản xuất hydro và điện tái tạo. Tất cả những cân nhắc này đều nhằm mục đích đảm bảo rằng khi thiết bị điện phân sử dụng điện tái tạo, nó không dẫn đến lượng khí thải cao hơn từ lưới điện bằng cách kích hoạt thêm điện sản xuất từ nguồn hóa thạch.
Các chính sách liên quan đến tương quan thời gian sẽ cần phải tính đến một số sự đánh đổi nhất định. Khuôn khổ nghiêm ngặt nhất là tương quan theo giờ, nhằm mục đích hỗ trợ việc sử dụng điện tái tạo và giảm phát thải. Tuy nhiên, điều này có thể dẫn đến chi phí cao hơn, do nhu cầu về pin để đảm bảo nguồn cung cấp điện ổn định hoặc do việc sử dụng thiết bị điện phân ít hơn. Ở thái cực khác, tương quan hàng năm dẫn đến chi phí sản xuất thấp hơn, nhưng điều đó có nghĩa là, ví dụ, điện từ PV mặt trời vào mùa hè có thể được yêu cầu cung cấp năng lượng cho máy điện phân trong một đêm vào mùa đông, một khoảng thời gian mà điện thực tế đi vào máy điện phân có thể đến từ thế hệ nhiên liệu hóa thạch.
Cho đến nay, các quốc gia đã áp dụng cách tiếp cận dần dần đối với tương quan thời gian. Tại Liên minh Châu Âu, tương quan hàng tháng được phép cho đến năm 2030, sau đó là tương quan hàng giờ. Tại Hoa Kỳ, dự thảo hướng dẫn 45V đề xuất tương quan hàng năm cho đến năm 2027 và hàng giờ sau đó. Tại Vương quốc Anh, tương quan 30 phút được sử dụng để xác định bản chất của điện tiêu thụ trong máy điện phân. Úc yêu cầu tương quan hàng năm thay vì hàng giờ (và không có yêu cầu về tính bổ sung) để sản xuất đủ điều kiện được hưởng ưu đãi thuế, lưu ý rằng việc tuân thủ sẽ làm tăng chi phí vận hành cho các dự án. Tương tự như vậy, các ưu đãi liên quan đến sản xuất từ Ấn Độ không cần phải tuân thủ bất kỳ điều kiện tương quan (hoặc tính bổ sung) thời gian nào.
Thỏa thuận mua điện (PPA) có thể là một cách để mua điện tái tạo khi được kết nối với lưới điện. Những thỏa thuận này có thể ở dạng PPA vật lý, trong đó nhà sản xuất điện và máy điện phân nằm trong cùng một khu vực đấu thầu hoặc PPA tài chính, trong đó không cần kết nối vật lý. Quy định có thể ngăn chặn việc sử dụng PPA tài chính hoặc bắt buộc PPA là một yêu cầu để đảm bảo rằng máy điện phân sử dụng điện tái tạo. Ví dụ, PPA không cần thiết ở Liên minh Châu Âu khi máy điện phân đang tích hợp điện mà nếu không thì sẽ bị cắt giảm, hoặc khi khu vực đấu thầu có hơn 90% điện tái tạo trong năm dương lịch trước đó, nhưng là bắt buộc trong mọi trường hợp khác.
Hình 7.12 cho thấy tác động mà tương quan thời gian có thể có đối với lượng khí thải CO2 từ sản xuất hydro cho một địa điểm mẫu ở Chile, sử dụng lượng khí thải lưới điện trung bình theo giờ từ năm 2023. Trong ví dụ này, điện từ thế hệ nhiên liệu hóa thạch chiếm gần 45%, thủy điện và nhiên liệu sinh học chiếm gần 30% và phần còn lại từ gió và điện mặt trời PV. Với tương quan hàng năm, các tài sản tái tạo có thể được mở rộng quy mô, đưa điện vào lưới điện và bù đắp cho điện lưới được sử dụng trong các giai đoạn phát điện tái tạo thấp. Khi tương quan thời gian trở nên chặt chẽ hơn, lượng khí thải cụ thể sẽ giảm, vì nó thu hẹp các lựa chọn để chuyển đổi xung quanh điện tái tạo (ví dụ: tương quan hàng tuần sẽ không cho phép sử dụng điện mặt trời PV vào mùa hè vào mùa đông, điều này có thể thực hiện được theo tương quan hàng năm).
Pin cho phép giảm lượng khí thải vì hai lý do. Đầu tiên, chúng cho phép lưu trữ điện khi sản lượng điện tái tạo cao nhất và khi lượng khí thải trong lưới điện thấp nhất, để sau đó sử dụng trong thời gian sản lượng điện tái tạo thấp hơn và lượng khí thải CO2 cao hơn. Điều này sau đó cho phép sản xuất hydro trong những giờ sản lượng điện tái tạo thấp, khi cường độ khí thải của lưới điện cao hơn và hình phạt CO2 khi sử dụng điện lưới cho máy điện phân sẽ cao nhất.
Lượng khí thải CO2 bổ sung cụ thể cho mối tương quan thời gian ít nghiêm ngặt hơn sẽ thay đổi tùy thuộc vào hỗn hợp điện cụ thể, chất lượng của các nguồn tài nguyên tái tạo và tỷ lệ công suất giữa các tài sản. Tuy nhiên, các tiêu chí bổ sung ngoài phạm vi và phương pháp luận cũng rất quan trọng, vì tùy thuộc vào các quy tắc kế toán được sử dụng, lượng hydro được sản xuất bởi cùng một tài sản có thể có lượng khí thải khác nhau
(Hình 7.12).
Nghiên cứu trước đây có kết luận trái chiều tùy thuộc vào các giả định và điều kiện biên. Tác động cụ thể của mối tương quan thời gian đối với chi phí sản xuất và hệ thống, cũng như lượng khí thải ở cấp độ cơ sở và hệ thống sẽ phụ thuộc vào
thiết kế hệ thống điện và thị trường cụ thể. Một số yếu tố có ảnh hưởng nhất là:
Tính linh hoạt của nhu cầu hydro để tuân theo các hồ sơ sản xuất năng lượng tái tạo hoặc thay vào đó là tính khả dụng và chi phí của các công suất lưu trữ hydro.
Sự hiện diện của các giải pháp thay thế linh hoạt khác cho hệ thống điện (ví dụ: kết nối, pin, phản ứng nhu cầu), điều này sẽ ảnh hưởng đến mức độ quan trọng của các máy điện phân như một nguồn linh hoạt.
Các yếu tố chi phí, chẳng hạn như giá nhiên liệu và carbon ở phía cung, và mức sẵn sàng chi trả cho hydro tái tạo ở phía cầu, vì những yếu tố này sẽ ảnh hưởng đến cả hỗn hợp điện và mức giá điện mà tại đó việc vận hành máy điện phân là
hấp dẫn về mặt kinh tế.
Với những yếu tố này, có một số lựa chọn cần đưa ra khi thiết kế các chính sách liên quan đến tương quan thời gian:
Sử dụng lượng khí thải biên hoặc trung bình khi xem xét điện được sử dụng từ lưới điện và các yếu tố phát thải mặc định để tính toán GHG.
Cách thức thực hiện tương quan thời gian. Cho đến nay, các chương trình đã chọn cân bằng trên cơ sở năng lượng ròng. Một lựa chọn khác là sử dụng cơ sở carbon và đảm bảo rằng tất cả CO2 do điện được rút ra từ lưới điện tạo ra đều được bù đắp đầy đủ (trong phạm vi thời gian được xác định), bất kể cân bằng điện ròng là bao nhiêu.
Bất kỳ điều kiện bổ sung nào, bao gồm cả miễn trừ, nhằm mục đích phát triển thị trường. Có sự đánh đổi giữa tính phức tạp ngày càng tăng, có thể khiến việc tuân thủ (và do đó, phát triển dự án) trở nên khó khăn hơn, và lợi ích của việc bao phủ nhiều trường hợp hơn và đảm bảo việc sử dụng năng lượng tái tạo và - quan trọng hơn - giảm phát thải. Các điều kiện bổ sung có thể bao gồm chia sẻ năng lượng tái tạo, ngưỡng cường độ phát thải, giá điện hoặc giờ hoạt động đầy tải của máy điện phân.
Ngoài ra, khi hệ thống điện ngày càng khử cacbon, lưới điện và lượng phát thải của nó sẽ thay đổi. Với sự khác biệt giữa mốc thời gian cho lưới điệnquá trình khử cacbon (5-10 năm) và khung thời gian điển hình cho các dự án (25+ năm), bất kỳ chính sách nào cũng phải làm rõ về sự phát triển của các thông số này theo thời gian. Điều này cũng sẽ mang lại sự rõ ràng hơn cho các nhà đầu tư.
Danh sách dài các cân nhắc cho thiết kế chính sách này cho thấy tầm quan trọng của việc hài hòa các phương pháp và tiêu chí kế toán. Điều này không chỉ quan trọng đối với các kho dự trữ khí thải quốc gia và để tránh đếm trùng, mà còn đối với khu vực tư nhân, để giảm gánh nặng hành chính liên quan đến việc phải điều hướng nhiều chương trình với các quy tắc khác nhau và cuối cùng là tạo điều kiện thuận lợi cho việc đầu tư và thực hiện dự án.
