Depois de fazer muitas pesquisas por meses, minha conclusão é a seguinte: A porta HDMI está diretamente conectada à GPU NVIDIA (como suspeita), e não há como redirecionar essa porta para a GPU Intel com os drivers atuais (e os drivers não receberão suporte para ela em breve). Se você estiver nos drivers proprietários da NVIDIA, poderá usar o NVIDIA PRIME para mudar para a GPU NVIDIA. Se você fizer isso, a porta HDMI funciona. O que acontece no Windows (AFAIK) é que, quando você faz o plug-in do cabo HDMI, ele alterna automaticamente o SO para a GPU NVIDIA.
Minha maneira de contornar essa limitação é utilizar a porta USB-C / Thunderbolt no laptop, por meio de um USB-C - > Adaptador HDMI. Dessa forma, o monitor é conectado ao Intel DisplayPort, o que funciona quando você está usando a GPU NVIDIA e quando está usando a GPU da Intel (e, por exemplo, com o Bumblebee).