Vì sao than năng lượng vẫn là lựa chọn hàng đầu của nhiều doanh nghiệp sản xuất?

Truyền thông hàng ngày nhấn mạnh vào các dự án điện gió, điện mặt trời hàng tỷ USD. Tuy nhiên, nếu nhìn vào bức tranh thực tế của ngành sản xuất công nghiệp toàn cầu, một nghịch lý lớn đang hiện hữu: than năng lượng (thermal coal) không những chưa biến mất mà vẫn đang là lựa chọn hàng đầu, thậm chí là không thể thay thế, đối với hàng triệu doanh nghiệp sản xuất.

Từ các nhà máy thép, xi măng khổng lồ đến các xưởng dệt may, chế biến thực phẩm… than đá vẫn là nguồn cung cấp năng lượng sơ cấp chủ lực. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), mặc dù chịu áp lực lớn, than đá vẫn chiếm khoảng 37% – 40% tổng sản lượng điện toàn cầu và là xương sống của nhiều ngành công nghiệp nặng.

Tại sao lại có sự mâu thuẫn giữa “cam kết xanh” và “thực tế xám” này? Phải chăng các doanh nghiệp đang cố tình phớt lờ trách nhiệm môi trường?

Câu trả lời phức tạp hơn nhiều. Việc các doanh nghiệp sản xuất vẫn “trung thành” với than không phải là một lựa chọn vì yêu thích, mà là một quyết định bắt buộc dựa trên bài toán sống còn về kinh tế, kỹ thuật và an ninh vận hành.

Bài viết này sẽ đi sâu phân tích 5 lý do than năng lượng quan trọng trong sản xuất công nghiệp, và tại sao quá trình chuyển đổi sang năng lượng xanh lại gian nan hơn chúng ta tưởng.

Chi phí, Tính kinh tế và Sự Minh bạch của Thị trường

Trong sản xuất, chi phí đầu vào quyết định tính cạnh tranh của sản phẩm. Năng lượng, đặc biệt trong công nghiệp nặng, chiếm một tỷ trọng khổng lồ trong cơ cấu giá thành. Ở khía cạnh này, than đá vẫn sở hữu những lợi thế gần như tuyệt đối.

Chi phí Năng lượng Bình quân hóa (LCOE) và Tính dự đoán

Mặc dù chi phí tấm pin mặt trời và tuabin gió đã giảm ngoạn mục, nhưng để so sánh một cách công bằng, chúng ta phải dùng đến khái niệm Chi phí Năng lượng Bình quân hóa (Levelized Cost of Energy – LCOE), tức là tổng chi phí trọn đời của nhà máy (xây dựng, vận hành, nhiên liệu, bảo trì) chia cho tổng năng lượng nó tạo ra.

Khi tính toán LCOE cho một nhà máy công nghiệp cần hoạt động 24/7, năng lượng tái tạo (NLTT) bộc lộ điểm yếu:

• NLTT (Điện mặt trời, Điện gió): Chi phí sản xuất (LCOE) tại nguồn rất rẻ khi có nắng/gió.
• NLTT + Lưu trữ (Pin BESS): Để đảm bảo vận hành 24/7, nhà máy phải đầu tư hệ thống lưu trữ (pin) khổng lồ. Chi phí của pin BESS (Battery Energy Storage Systems) hiện tại vẫn cực kỳ đắt đỏ, khiến LCOE của “NLTT + Lưu trữ” tăng vọt, cao hơn nhiều so với nhiệt điện than.

Một nhà máy nhiệt điện than, đặc biệt là các nhà máy đã hết khấu hao, có chi phí vận hành (OPEX) và chi phí nhiên liệu (than) cực kỳ cạnh tranh. Đối với doanh nghiệp, một nguồn năng lượng có thể dự đoán được chi phí và ổn định trong ngân sách hàng năm quan trọng hơn một nguồn năng lượng “rẻ” nhưng thất thường.

Nguồn cung Dồi dào và Thị trường Toàn cầu Thanh khoản cao

Than đá là một trong những tài nguyên hóa thạch dồi dào nhất hành tinh, với trữ lượng được phân bổ ở nhiều quốc gia (Úc, Indonesia, Nga, Nam Phi, Colombia…). Điều này tạo ra một thị trường toàn cầu có tính cạnh tranh cao và thanh khoản lớn.

• Dễ dàng giao dịch: Doanh nghiệp có thể dễ dàng ký hợp đồng mua than kỳ hạn dài hoặc mua ngay trên thị trường giao ngay (spot market) từ nhiều nhà cung cấp khác nhau.
• Ít rủi ro địa chính trị (so với khí đốt): Thị trường khí tự nhiên hóa lỏng (LNG) thường bị chi phối bởi các hợp đồng dài hạn và dễ bị ảnh hưởng bởi các xung đột địa chính trị (như đã thấy trong cuộc khủng hoảng năng lượng châu Âu 2022). Thị trường than năng lượng đa dạng hơn, giúp doanh nghiệp giảm thiểu rủi ro bị “bóp nghẹt” nguồn cung bởi một nhà cung cấp duy nhất.

Sự minh bạch và dồi dào này cho phép các doanh nghiệp lập kế hoạch sản xuất dài hạn mà không lo sợ bị đứt gãy nguồn cung nhiên liệu đột ngột.

Chi phí Chuyển đổi và “Tài sản Mắc kẹt”

Đây là một trong những rào cản tài chính lớn nhất. Hàng ngàn nhà máy sản xuất trên thế giới đã đầu tư hàng tỷ đô la vào hệ thống lò hơi (boiler), lò nung (kiln) được thiết kế dành riêng cho việc đốt than. Tuổi thọ của các thiết bị này lên đến 30-50 năm.

Yêu cầu họ “vứt bỏ” hệ thống này để chuyển sang điện (từ NLTT) hoặc khí LNG đồng nghĩa với việc:

• Chấp nhận lỗ: Biến khoản đầu tư khổng lồ hiện tại thành “tài sản mắc kẹt” (stranded assets).
• Đầu tư mới cực lớn: Chi hàng triệu, thậm chí hàng trăm triệu đô la để xây dựng hạ tầng mới (hệ thống bồn chứa LNG, trạm biến áp công suất cực lớn, lò điện hồ quang…).

Đối với một doanh nghiệp đang hoạt động, quyết định này gần như là tự sát về mặt tài chính. Họ sẽ tiếp tục vận hành lò hơi đốt than cho đến hết vòng đời kinh tế của nó, bởi đơn giản, đó là lựa chọn kinh tế nhất.

“Trái tim” của Sản xuất: Độ Ổn định và Tin cậy Tuyệt đối 24/7

Nếu chi phí là yếu tố “Vua”, thì độ ổn định chính là “Hoàng hậu”. Sản xuất công nghiệp, đặc biệt là dây chuyền sản xuất tự động hóa, cực kỳ nhạy cảm với sự gián đoạn năng lượng.

Năng lượng Nền – Xương sống của Công nghiệp

Sản xuất không giống như sinh hoạt dân dụng. Bạn không thể “tắt” lò luyện thép khi trời hết nắng, hay “giảm” dây chuyền xi măng khi gió ngừng thổi. Các quy trình này đòi hỏi một nguồn cung cấp năng lượng liên tục, ổn định ở một mức công suất không đổi – được gọi là năng lượng nền (baseload power).

• Than và Hạt nhân: Đây là hai nguồn cung cấp năng lượng nền hoàn hảo. Nhà máy nhiệt điện than có thể vận hành ở 80-90% công suất trong 24 giờ một ngày, 7 ngày một tuần, 365 ngày một năm (chỉ dừng khi bảo trì định kỳ).
• NLTT (Gió, Mặt trời): Đây là các nguồn năng lượng “biến đổi” (variable) hay “không liên tục” (intermittent). Chúng phụ thuộc hoàn toàn vào thời tiết.

Đối với một nhà máy, chi phí của một giờ ngừng sản xuất (downtime) do mất điện có thể lớn hơn chi phí tiết kiệm năng lượng của cả một năm. Họ thà trả nhiều tiền hơn một chút cho một nguồn điện ổn định (than) còn hơn là chấp nhận rủi ro sập nguồn từ một nguồn rẻ nhưng không ổn định.

Khả năng Lưu trữ Dễ dàng của Than năng lượng

Đây là một ưu điểm kỹ thuật mà ít người chú ý.

• Lưu trữ than: Than là chất rắn. Một doanh nghiệp có thể dễ dàng nhập hàng chục ngàn tấn than và lưu trữ trong một bãi chứa (stockpile) tại nhà máy. Khoản lưu trữ này đảm bảo an ninh năng lượng cho nhà máy trong nhiều tuần, thậm chí nhiều tháng. Chi phí lưu trữ gần như bằng không (chỉ tốn diện tích đất).
• Lưu trữ điện (từ NLTT): Điện không thể “tồn kho” một cách dễ dàng. Như đã nói ở trên, cách duy nhất là dùng pin BESS, với chi phí đầu tư và bảo trì cực kỳ tốn kém, và pin cũng sẽ xuống cấp theo thời gian.
• Lưu trữ khí (LNG): Yêu cầu các bồn chứa áp suất cao, siêu lạnh (cryogenic) cực kỳ phức tạp, đắt đỏ và tiềm ẩn rủi ro an toàn.

Khả năng “cứ trữ than trong kho” mang lại sự an tâm tuyệt đối cho người quản lý nhà máy, điều mà không một nguồn năng lượng nào khác (ngoại trừ dầu) có thể mang lại với chi phí rẻ như vậy.

Yêu cầu Kỹ thuật Đặc thù

Đây là yếu tố then chốt thường bị bỏ qua trong các cuộc tranh luận về năng lượng. Nhiều ngành công nghiệp nặng không chỉ cần điện để chạy động cơ; họ cần nhiệt lượng (thermal energy) ở nhiệt độ cực cao để thực hiện các phản ứng hóa học và vật lý.

Nhu cầu Nhiệt lượng Siêu cao

Các ngành công nghiệp như thép, xi măng, thủy tinh và hóa chất cơ bản đòi hỏi nhiệt độ quy trình lên đến 1.400°C – 2.000°C.

• Sản xuất Xi măng: Cần nung clinker trong lò quay ở nhiệt độ khoảng 1.450°C.
• Sản xuất Thép (Lò cao – BF): Cần than cốc (coking coal), một sản phẩm đặc biệt từ than, vừa làm nhiên liệu cung cấp nhiệt, vừa làm chất khử (loại bỏ oxy khỏi quặng sắt) ở nhiệt độ trên 1.600°C.
• Sản xuất Hóa chất: Nhiều phản ứng crackinh (bẻ gãy) phân tử cần nhiệt độ và áp suất cực lớn.

Hiện tại, việc “điện khí hóa” (electrification) các quy trình nhiệt siêu cao này là vô cùng khó khăn và không hiệu quả về mặt kinh tế. Lò điện hồ quang (dùng điện) có thể làm điều này cho thép tái chế, nhưng để sản xuất thép nguyên sinh từ quặng, than cốc là gần như không thể thay thế. Đốt than (hoặc khí) là cách trực tiếp và rẻ tiền nhất để tạo ra ngọn lửa cường độ cao này.

Nhu cầu Đồng phát Điện – Hơi

Một lý do kỹ thuật quan trọng khác là đồng phát (Cogeneration). Rất nhiều nhà máy, đặc biệt trong các ngành công nghiệp nhẹ như dệt may, giấy, chế biến thực phẩm, và hóa chất, có nhu cầu sử dụng song song cả điện (để chạy máy) và hơi nước bão hòa (steam) (để sấy, nhuộm, nấu, thanh trùng…).

Hệ thống lò hơi đốt than là giải pháp hoàn hảo cho nhu cầu này.

• Than được đốt trong lò hơi (boiler) để tạo ra hơi nước ở áp suất và nhiệt độ rất cao.
• Hơi nước này đầu tiên được dẫn qua một tuabin (turbine) để phát điện phục vụ nhà máy.
• Hơi nước sau khi ra khỏi tuabin (vẫn còn nóng và áp suất thấp hơn) được thu hồi và dẫn trực tiếp vào các quy trình sản xuất (sấy, nhuộm…).

Hệ thống đồng phát này đạt hiệu suất năng lượng tổng cộng cực cao (lên đến 80-90%), vì nó tận dụng gần như toàn bộ năng lượng từ than, thay vì chỉ phát điện (hiệu suất chỉ 35-45%) và thải bỏ nhiệt thừa ra môi trường. Chuyển sang dùng điện lưới (từ NLTT) để chạy máy, rồi lại dùng điện để tạo ra hơi (bằng nồi điện trở) là một giải pháp cực kỳ tốn kém và lãng phí năng lượng.

An ninh Năng lượng Quốc gia và Sự Ổn định Vĩ mô

Từ góc độ doanh nghiệp vươn ra tầm vĩ mô quốc gia, sự phụ thuộc vào than năng lượng còn là một lá bài chiến lược về an ninh năng lượng.

Bài học từ các Cuộc khủng hoảng Năng lượng

Cuộc khủng hoảng năng lượng toàn cầu năm 2021-2022, đặc biệt là ở châu Âu, đã cho thấy một sự thật phũ phàng: việc phụ thuộc quá nhiều vào một nguồn năng lượng nhập khẩu duy nhất (như khí đốt của Nga) là cực kỳ rủi ro. Khi xung đột xảy ra, giá khí LNG tăng vọt hàng chục lần, đẩy toàn bộ nền kinh tế vào khủng hoảng.

Trong cơn bĩ cực đó, các quốc gia “xanh” nhất như Đức đã phải quay trở lại đốt than để cứu vãn lưới điện của mình.

Bài học rút ra: An ninh năng lượng là tối thượng. Than, với nguồn cung đa dạng và khả năng tồn trữ dễ dàng, đóng vai trò là “mỏ neo” an ninh, là “bảo hiểm” cho nền kinh tế khi các nguồn năng lượng khác gặp biến động. Nhiều quốc gia (như Việt Nam, Trung Quốc, Ấn Độ) có trữ lượng than nội địa đáng kể, giúp họ tự chủ một phần năng lượng mà không bị lệ thuộc vào diễn biến địa chính trị thế giới.

Động lực Công nghiệp hóa tại các Nền kinh tế Mới nổi

Các quốc gia đang phát triển ở châu Á (Trung Quốc, Ấn Độ, Việt Nam, Indonesia…) là công xưởng của thế giới. Ưu tiên hàng đầu của họ là phát triển kinh tế, công nghiệp hóa, và tạo việc làm. Để làm được điều này, họ cần một nguồn năng lượng RẺ và DỒI DÀO.

Họ không thể “nhảy cóc” từ nông nghiệp lên một nền kinh tế 100% NLTT (với chi phí lưu trữ đắt đỏ). Họ phải đi theo con đường mà các nước phương Tây đã đi: sử dụng than đá năng lượng để xây dựng nền tảng công nghiệp nặng.

Đối với các doanh nghiệp sản xuất trong các quốc gia này, việc sử dụng than không chỉ là lựa chọn kinh tế cho riêng họ, mà còn là một phần trong chiến lược phát triển công nghiệp quốc gia, đảm bảo giá thành sản phẩm “Made in Vietnam” hay “Made in India” đủ sức cạnh tranh trên toàn cầu.

Kết luận

Việc các doanh nghiệp sản xuất trên toàn cầu vẫn tiếp tục dựa vào than năng lượng không phải là một hành động phá hoại môi trường có chủ đích. Đó là một quyết định lý trí, dựa trên những tính toán thực tế và khắc nghiệt của thị trường.

Than vẫn là lựa chọn hàng đầu bởi nó hội tụ đủ 5 yếu tố mà ngành sản xuất coi là “bất khả xâm phạm”:

• Chi phí: Giá thành nhiên liệu cạnh tranh và chi phí vận hành trên các tài sản hiện có (lò hơi) thấp.
• Độ tin cậy: Cung cấp năng lượng nền ổn định 24/7, điều tối quan trọng để duy trì dây chuyền sản xuất.
• Khả năng lưu trữ: Dễ dàng tồn trữ với chi phí bằng không, đảm bảo an ninh vận hành cho nhà máy.
• Yêu cầu kỹ thuật: Là nguồn duy nhất (hoặc rẻ nhất) cung cấp nhiệt lượng siêu cao (cho thép, xi măng) và giải pháp đồng phát hơi-điện hiệu quả (cho dệt may, thực phẩm).
• An ninh vĩ mô: Là “mỏ neo” đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia, giúp các nền kinh tế công nghiệp chống chọi với biến động địa chính trị.

Quá trình chuyển đổi năng lượng là tất yếu, nhưng nó cần một lộ trình thực tế, tránh gây “sốc” cho nền kinh tế. Cho đến khi năng lượng tái tạo giải quyết được bài toán lưu trữ (pin) với chi phí đủ rẻ, và tìm ra cách thay thế than trong các quy trình nhiệt siêu cao, thì than năng lượng vẫn sẽ tiếp tục là người bạn đồng hành bắt buộc, dù không được yêu mến, của ngành sản xuất công nghiệp toàn cầu.