Tư duy hệ thống trong phát triển hydro xanh: Chìa khóa bảo đảm tính bền vững và hiệu quả kinh tế
Ngày 17/6/2026
Poloko Malepe
Quản lý dự án | Khảo sát và lập kế hoạch mỏ | Lãnh đạo năng lượng
Hệ thống PBW
Đại học Witwatersrand
Thành phố Johannesburg, Gauteng, Nam Phi Thông tin liên hệ
Kết nối 180
Trong bối cảnh chuyển dịch năng lượng toàn cầu, hydro xanh (GH2) đang được xem là một trụ cột quan trọng của quá trình khử carbon trong công nghiệp nặng, sản xuất phân bón, thép và nhiên liệu hàng hải. Tuy nhiên, cách tiếp cận phát triển hydro xanh đang dần thay đổi: thay vì chỉ tập trung vào công nghệ điện phân, giới chuyên môn ngày càng nhấn mạnh đến “tư duy hệ thống”.
Tư duy hệ thống trong hydro xanh không coi sản xuất hydro đơn thuần là một phản ứng hóa học tách nước bằng điện phân. Thay vào đó, nó xem đây là một mạng lưới phức hợp của dòng năng lượng, hạ tầng kỹ thuật, đánh đổi kinh tế và tác động xã hội – môi trường. Sản xuất hydro xanh chỉ thực sự bền vững khi được tích hợp đồng bộ với phát điện tái tạo, quản lý nguồn nước, công nghiệp tiêu thụ, logistics và khung chính sách điều tiết.
Ghép nối năng lượng tái tạo biến thiên với điện phân
Cốt lõi của hệ thống hydro xanh là sự kết hợp giữa nguồn điện tái tạo biến thiên (VRE) như điện gió và điện mặt trời với thiết bị điện phân. Khác với hydro xám hoặc hydro xanh dương phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, hydro xanh gắn chặt với đặc tính phụ thuộc thời tiết của nguồn năng lượng tái tạo.
Thách thức lớn nhất nằm ở việc cân bằng giữa nguồn điện không ổn định và yêu cầu vận hành của thiết bị điện phân cùng các quy trình tổng hợp hạ nguồn, đặc biệt là quy trình Haber–Bosch sản xuất amoniac. Trong khi các thiết bị điện phân, nhất là công nghệ màng trao đổi proton (PEM), có thể linh hoạt điều chỉnh tải, thì các nhà máy hóa chất lại yêu cầu trạng thái vận hành ổn định để tránh suy giảm xúc tác và tăng chi phí bảo trì.
Giải pháp “oversize” và vai trò của lưu trữ
Để xử lý sự không đồng bộ này, tư duy hệ thống cho rằng công suất nguồn tái tạo cần được thiết kế lớn hơn công suất điện phân. Ví dụ, tỷ lệ công suất điện tái tạo so với điện phân có thể đạt 2:1 nhằm đảm bảo hệ số sử dụng đủ cao và duy trì sản lượng ổn định.
Bên cạnh đó, hệ thống cần cơ chế “đệm” như hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin (BESS) hoặc bồn chứa hydro để làm phẳng dao động sản xuất và duy trì hoạt động liên tục trong thời gian thiếu nắng hoặc gió yếu.
Tương tác với lưới điện và nguyên tắc “additionality”
Hydro xanh không tồn tại tách biệt khỏi hệ thống điện quốc gia. Các cơ sở điện phân kết nối lưới có thể cung cấp dịch vụ phụ trợ như điều tần, hỗ trợ điện áp, qua đó góp phần ổn định lưới.
Tuy nhiên, một rủi ro hệ thống là việc điện phân có thể tiêu thụ nguồn điện tái tạo vốn đã được phân bổ cho các ngành khác. Nếu không được điều tiết hợp lý, điều này có thể buộc các lĩnh vực khác quay lại sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Vì vậy, nguyên tắc “additionality” – bổ sung công suất tái tạo mới dành riêng cho hydro – được xem là điều kiện cốt lõi để đảm bảo tính “xanh” thực sự của hệ thống.
Hàm ý chính sách
Đối với các quốc gia đang định hướng phát triển hydro xanh như Việt Nam, tư duy hệ thống có ý nghĩa đặc biệt quan trọng. Việc triển khai các dự án hydro cần được tích hợp với quy hoạch điện, quy hoạch nguồn nước, hạ tầng cảng biển và chiến lược phát triển công nghiệp tiêu thụ như amoniac, thép xanh hay nhiên liệu tổng hợp.
Hydro xanh không chỉ là một công nghệ. Đó là một cấu trúc năng lượng – công nghiệp liên ngành đòi hỏi tầm nhìn dài hạn, điều phối chính sách đồng bộ và thiết kế tài chính hợp lý.
