Bước chuyển dịch tư duy năng lượng

Từ hydrogen, năng lượng hạt nhân thế hệ mới cho đến pin lưu trữ và trí tuệ nhân tạo (AI) quản lý năng lượng, Tokyo đang chứng minh quyết tâm không chỉ “xanh hóa” nền kinh tế, mà còn định vị mình như người dẫn đầu trong kỷ nguyên năng lượng mới - nơi an ninh năng lượng và đổi mới công nghệ trở thành hai trụ cột của sức mạnh quốc gia.

Hokkaido - vùng cực Bắc của Nhật Bản - đang nổi lên như một “phòng thí nghiệm sống” cho công nghệ hydrogen và ammonia. Dẫn đầu xu thế này là Công ty Điện lực Hokkaido (HEPCO), đơn vị vận hành cơ sở sản xuất hydrogen lớn nhất vùng tại thành phố Tomakomai. Dự án không chỉ đóng vai trò trọng tâm trong chiến lược trung hòa carbon của Nhật Bản mà còn mở ra viễn cảnh về chuỗi cung ứng năng lượng sạch ổn định và bền vững trong tương lai.

Nhiên liệu của tương lai

Tháng 5/2023, HEPCO chính thức đưa vào hoạt động nhà máy điện phân công suất 1 megawatt tại khu công nghiệp Tomakomai, có khả năng sản xuất gần 160 tấn hydrogen mỗi năm từ nguồn nước tinh khiết. Với ưu điểm khi cháy chỉ sinh ra hơi nước, không thải CO2, hydrogen được xem là “nhiên liệu của tương lai”, có thể thay thế nhiên liệu hóa thạch trong công nghiệp và giao thông vận tải, đồng thời giúp lưu trữ năng lượng tái tạo dư thừa từ điện gió và điện Mặt Trời - vốn là thách thức lớn của quá trình chuyển đổi năng lượng.

Ông Yasumitsu Okazaki, Trưởng nhóm phát triển Hydrogen của HEPCO, cho biết hiện cơ sở sử dụng điện từ lưới điện gần đó, song mục tiêu dài hạn là chuyển sang 100% nguồn năng lượng tái tạo để đảm bảo chuỗi sản xuất “xanh” từ đầu đến cuối.

Cầu nối giữa năng lượng dư thừa và nhu cầu điện

Hokkaido sở hữu tiềm năng dồi dào về điện gió và điện Mặt Trời nhưng cũng đối mặt điều kiện khí hậu khắc nghiệt. Theo ông Masatsugu Okita, Giám đốc chi nhánh Tomatoh–Atsuma của HEPCO, nhiệt độ thấp ảnh hưởng đến vận hành thiết bị điện phân và lưu trữ hydrogen, song công ty đang từng bước khắc phục và hoàn thiện công nghệ cho các cơ sở tiếp theo.

Một trong những giá trị then chốt mà HEPCO hướng tới là khả năng lưu trữ năng lượng tái tạo. Khi nguồn điện từ gió hoặc Mặt Trời vượt quá nhu cầu tiêu thụ, HEPCO chuyển hóa phần dư thừa thành hydrogen để lưu trữ và tái sử dụng vào mùa Đông - giai đoạn nhu cầu điện cao. Hydrogen vì thế trở thành “cầu nối giữa năng lượng dư thừa và nhu cầu mùa cao điểm”, giúp giảm tải áp lực cho lưới điện quốc gia và tối ưu hóa quản lý năng lượng.

Tuy nhiên, chi phí sản xuất hydrogen hiện vẫn cao do giá điện, thiết bị điện phân đắt đỏ và tuổi thọ giới hạn. HEPCO đang tìm kiếm giải pháp công nghệ nhằm kéo dài tuổi thọ thiết bị và giảm giá thành, với kỳ vọng công nghệ điện phân sẽ tiến bộ nhanh chóng, giúp hydrogen trở thành một phần thiết yếu của hệ thống năng lượng Nhật Bản.

Không dừng lại ở sản xuất hydrogen, HEPCO đang phối hợp cùng nhiều doanh nghiệp Nhật Bản xây dựng chuỗi cung ứng hydrogen bằng đường ống quy mô lớn, dự kiến hoàn thành vào năm 2030. Mục tiêu là hình thành mạng lưới sản xuất - vận chuyển - phân phối hydrogen ổn định trên toàn Hokkaido, sau đó mở rộng ra cả nước.

Song song, công ty cũng phát triển chuỗi cung ứng ammonia (NH3) - nhiên liệu có thể thay thế một phần than trong các nhà máy nhiệt điện, qua đó giảm đáng kể phát thải CO2. Theo ước tính của Chính phủ Nhật Bản, nếu 20% lượng than trong toàn bộ nhà máy nhiệt điện được thay bằng ammonia, lượng phát thải CO2 của ngành điện có thể giảm tới 40 triệu tấn/năm, tương đương 10% tổng phát thải quốc gia. HEPCO đặt mục tiêu khởi động dự án ammonia vào năm 2030, cùng với nghiên cứu các giải pháp vận chuyển và lưu trữ an toàn.

Dù đẩy mạnh năng lượng tái tạo, HEPCO vẫn coi điện hạt nhân và thủy điện là hai trụ cột trong cơ cấu năng lượng của Hokkaido. Theo ông Okita, hiện than vẫn chiếm khoảng 55% tổng công suất phát điện, thủy điện 19%, dầu 13%, khí tự nhiên hóa lỏng (LNG) 12% và địa nhiệt 1%. Công ty đang nỗ lực tái khởi động Nhà máy điện hạt nhân Tomari – nguồn điện có chi phí thấp – nhằm đảm bảo an ninh năng lượng và giảm phụ thuộc vào nhiên liệu nhập khẩu.

Từ thí điểm đến tầm nhìn 2050

Với dự án hydrogen tại Tomakomai và kế hoạch chuỗi cung ứng ammonia, HEPCO đang đặt nền móng cho một hệ sinh thái năng lượng sạch hoàn chỉnh - nơi năng lượng tái tạo, hydrogen, ammonia và điện hạt nhân cùng tồn tại hài hòa. Tầm nhìn đến năm 2050 của công ty là đạt phát thải ròng bằng 0 (Net Zero), phù hợp với chiến lược trung hòa carbon của Nhật Bản.

Để đạt mục tiêu này, HEPCO đang tăng cường hợp tác trong và ngoài nước, thúc đẩy nghiên cứu công nghệ điện phân tiên tiến, tối ưu hóa logistics cho hydrogen và ammonia, và xây dựng các “hydrogen valley” - cụm sản xuất, tiêu thụ hydrogen tại chỗ nhằm giảm chi phí vận chuyển.

Dự án của HEPCO không chỉ mang ý nghĩa kỹ thuật mà còn là biểu tượng cho sự chuyển dịch tư duy năng lượng của Nhật Bản - từ nền kinh tế phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch sang một xã hội bền vững dựa trên năng lượng tái tạo. Ông Okazaki khẳng định: “Hydrogen không chỉ là một nguồn năng lượng, mà là cầu nối giữa hiện tại và tương lai. Khi tìm ra cách sản xuất và sử dụng hydrogen hiệu quả, chúng ta sẽ tiến gần hơn tới một xã hội trung hòa carbon.”

Với chiến lược bền bỉ và tầm nhìn dài hạn, HEPCO đang dần biến Hokkaido thành trung tâm năng lượng xanh của Nhật Bản - nơi những giọt nước được biến thành nguồn sức mạnh cho tương lai.

Câu chuyện của HEPCO minh chứng rằng con đường đến với năng lượng xanh không dễ dàng, nhưng khả thi nếu có chiến lược đúng đắn và đầu tư bền bỉ. Từ một nhà máy điện phân khiêm tốn 1 MW, Hokkaido đang hướng tới chuỗi cung ứng hydrogen - ammonia quy mô quốc gia, góp phần đưa Nhật Bản tiến gần hơn tới mục tiêu trung hòa carbon vào năm 2050.