Với sự trỗi dậy của công nghệ CO2 siêu tới hạn (sCO2), ngành năng lượng toàn cầu đang đứng trước ngưỡng cửa của một cuộc chuyển đổi mô hình vật lý chưa từng có kể từ thời phát minh ra máy hơi nước. Không còn phụ thuộc vào hơi nước cồng kềnh và kém hiệu quả, công nghệ sCO2 đang định hình lại toàn bộ cấu trúc của các nhà máy nhiệt điện và hệ thống công nghiệp, mang lại hiệu suất cao hơn, kích thước nhỏ hơn và khả năng thu giữ carbon tích hợp sẵn với chi phí thấp. Đây là những yếu tố then chốt tác động đến chiến lược an ninh năng lượng của các cường quốc và đặt ra những bài toán đầu tư mới cho các nền kinh tế đang phát triển như Việt Nam.
Công nghệ sCO2 đang được triển khai mạnh mẽ theo ba hướng chiến lược. Tại Mỹ, quốc gia dẫn đầu về công nghệ chu trình Allam (đốt khí với oxy tinh khiết), các công ty như NET Power đang thương mại hóa các nhà máy điện khí phát thải bằng 0. Với mức giá carbon dự kiến tăng cao, mô hình này cho phép Mỹ duy trì sử dụng nguồn khí đá phiến dồi dào mà không vi phạm các cam kết khí hậu. Tại Châu Âu (EU), nơi áp dụng cơ chế điều chỉnh biên giới carbon (CBAM) khắt khe, trọng tâm được đặt vào việc sử dụng sCO2 trong các bơm nhiệt nhiệt độ cao (High-Temperature Heat Pumps) để thay thế lò hơi công nghiệp. sCO2 (hay còn gọi là môi chất lạnh R744) cho phép tạo ra nước nóng tới 90 độ C mà không phá hủy tầng ozone.
Trung Quốc, với áp lực giảm ô nhiễm không khí, đang tích cực thử nghiệm các chu trình sCO2 Brayton dùng cho điện than thế hệ mới và năng lượng mặt trời tập trung, nhằm giảm tiêu thụ nước và tăng hiệu suất. LB Nga, mặc dù sở hữu nguồn khí đốt khổng lồ, việc tiếp cận công nghệ tuabin sCO2 tiên tiến đang gặp khó khăn do cấm vận, tuy nhiên nhu cầu nâng cao hiệu suất đường ống dẫn khí và tận dụng nhiệt thải tại các vùng cực lạnh vẫn là động lực để họ tự nghiên cứu phát triển các chu trình nhiệt động lực học khép kín này.
Đối với Việt Nam, VBC đánh giá công nghệ sCO2 mang lại hai cơ hội chiến lược cực lớn nhưng cũng đi kèm thách thức về trình độ tiếp nhận công nghệ.
Việt Nam đang trong lộ trình xây dựng và đưa vào vận hành hàng loạt nhà máy điện khí. Nếu sử dụng công nghệ tuabin khí chu trình hỗn hợp truyền thống, chúng ta sẽ phải đối mặt với chi phí lắp đặt thiết bị thu giữ carbon (CCS) rất đắt đỏ trong tương lai để đáp ứng mục tiêu Net Zero 2050. Công nghệ chu trình Allam sử dụng sCO2 là một giải pháp thay thế hoàn hảo. Với hiệu suất lên tới 59% và dòng thải ra là CO2 tinh khiết áp suất cao, công nghệ này loại bỏ nhu cầu về các tháp tách khí tốn kém. Nếu áp dụng, Việt Nam có thể biến các dự án LNG thành nguồn điện sạch thực sự, đồng thời sử dụng CO2 thu được để phục vụ công nghiệp thực phẩm hoặc tăng cường thu hồi dầu (EOR) tại các mỏ Bạch Hổ, Rạng Đông.
Việt Nam có nền công nghiệp chế biến mạnh (dệt nhuộm, thủy sản, thực phẩm). Hiện nay, đa phần các nhà máy sử dụng lò hơi đốt than hoặc dầu để cấp nhiệt, gây ô nhiễm lớn. Bơm nhiệt công nghiệp sử dụng sCO2 là giải pháp thay thế khả thi nhất. Nó có thể tận dụng nhiệt thải mức thấp (từ nước thải, tháp giải nhiệt) để nâng lên nhiệt độ hữu ích (60-90 độ C) với hiệu suất (COP) cao, giúp doanh nghiệp giảm chi phí nhiên liệu và đạt chứng chỉ xanh để xuất khẩu sang EU.
Về khả năng tự chủ và phát triển công nghệ nội địa (Made in Vietnam), VBC nhận định chúng ta cần nhìn nhận thực tế vào năng lực cơ khí chế tạo hiện tại.
Khả năng Việt Nam tự chế tạo các thiết bị lõi (Tuabin và Máy nén sCO2) trong 10-15 năm tới là rất thấp (dưới 5%). Tuabin sCO2 hoạt động ở áp suất cực cao (trên 300 bar) và tốc độ quay lớn, đòi hỏi vật liệu siêu hợp kim và công nghệ gia công chính xác mà ngay cả nhiều nước G7 còn đang hoàn thiện. Do đó, chiến lược hợp lý là nhập khẩu thiết bị lõi từ các đối tác Mỹ hoặc Nhật Bản (Toshiba, Mitsubishi).
Thiết bị trao đổi nhiệt là thành phần chiếm tỷ trọng lớn trong nhà máy sCO2 (do chu trình hồi nhiệt phức tạp). Việt Nam hoàn toàn có thể tiếp nhận chuyển giao công nghệ để chế tạo các bộ trao đổi nhiệt dạng vi kênh (PCHE) hoặc dạng vỏ ống chịu áp lực cao. Năng lực hàn và gia công áp lực của các doanh nghiệp cơ khí dầu khí (như PTSC) và các đơn vị như Lilama hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu này. Khả năng nội địa hóa phần này có thể đạt 40-50%.
Việt Nam có thế mạnh về xây lắp công nghiệp. Với kích thước thiết bị sCO2 nhỏ hơn 10 lần so với tuabin hơi nước cùng công suất, việc thi công lắp đặt sẽ nhanh hơn và tốn ít diện tích hơn. Các kỹ sư Việt Nam hoàn toàn có thể làm chủ khâu thiết kế bố trí mặt bằng, hệ thống đường ống công nghệ và hệ thống điều khiển tích hợp.
Tóm lại, để không bị tụt hậu trong kỷ nguyên nhiệt động lực học mới, Việt Nam cần một chiến lược “đi tắt đón đầu” thông minh. Thay vì đầu tư dàn trải, nên tập trung thí điểm công nghệ bơm nhiệt sCO2 cho các khu công nghiệp sinh thái và nghiên cứu khả thi áp dụng chu trình Allam cho các dự án điện khí giai đoạn sau 2030.
VBC cung cấp dịch vụ săn tìm và đánh giá công nghệ, giúp các chủ đầu tư điện khí Việt Nam tiếp cận và đàm phán bản quyền công nghệ chu trình Allam từ các nhà cung cấp độc quyền tại Mỹ. VBC cũng hỗ trợ các khu công nghiệp thực hiện Kiểm toán năng lượng và thiết kế hệ thống cấp nhiệt trung tâm sử dụng bơm nhiệt sCO2, tính toán chi tiết dòng tiền và thời gian hoàn vốn (ROI).
Bên cạnh đó, chúng tôi tư vấn cho các doanh nghiệp cơ khí trong nước tìm kiếm đối tác liên doanh để sản xuất phụ tùng cho chuỗi cung ứng sCO2 toàn cầu, đặc biệt là các thiết bị trao đổi nhiệt và bình chịu áp lực. VBC cũng hỗ trợ xây dựng hồ sơ vay vốn xanh từ các định chế tài chính quốc tế, những đơn vị luôn ưu tiên rót vốn cho các dự án giảm phát thải carbon đột phá như sCO2.