Năng lượng, môi trường: Triển vọng và thách thức đến năm 2050 [Kỳ cuối]

Năng lượng, môi trường: Triển vọng và thách thức đến năm 2050 [1]
Năng lượng, môi trường: Triển vọng và thách thức đến năm 2050 [2]

KỲ CUỐI: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

TS. ĐỒNG THỊ BÍCH - TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

PGS, TS. NGUYỄN CẢNH NAM - TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

1. Kịch bản công nghệ tiên tiến

Trong "Kịch bản công nghệ tiên tiến", người ta hy vọng rằng việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và công nghệ các-bon thấp sẽ được tối đa hóa ở tất cả các nước trên thế giới dựa trên cơ hội, cũng như sự chấp nhận của xã hội để đảm bảo cung cấp năng lượng ổn định và các mục tiêu về biến đổi khí hậu. Trong Kịch bản này, mức tiêu thụ năng lượng sơ cấp toàn cầu năm 2050 chỉ còn 17.220 triệu TOE, giảm 2.570 triệu TOE, hoặc 13% so với "Kịch bản tham chiếu" và mức tăng trưởng trong tương lai bị giảm 42%.

Trong "Kịch bản công nghệ tiên tiến" so với năm 2015 đến năm 2050 tiêu thụ năng lượng sơ cấp của Ấn Độ chỉ tăng thêm 1.307 triệu TOE, của Trung Quốc 443 triệu TOE, của ASEAN 851 triệu TOE, của Trung Đông và Bắc Phi 527 triệu TOE, của tiểu vùng Xahara châu Phi 468 triệu TOE, của các nước ngoài OECD Mỹ La tinh 234 triệu TOE, của các nước ngoài OECD khác 367 triệu TOE, của các bunker quốc tế 174 triệu TOE, của OECD giảm 800 triệu TOE, tổng cộng toàn thế giới tăng 3.573 triệu TOE. Trong khi con số đó của "Kịch bản tham chiếu" là 6.142 triệu TOE, cao hơn gần 72%.  

Vào năm 2050, 23% lượng điện năng tiết kiệm được do việc chuyển đổi từ "Kịch bản tham chiếu" sang "Kịch bản công nghệ tiên tiến" là từ 35 quốc gia OECD; Trung Quốc và Ấn Độ đóng góp tương ứng là 24% và 15%. Thế giới trong tương lai phụ thuộc vào sự thành công của một loạt các hoạt động bảo tồn năng lượng và công nghệ các-bon thấp ở các nước đang phát triển nơi có nhiều tiềm năng cho ứng dụng tiến bộ công nghệ.

Sự thay đổi đáng kể nhất trong tiêu thụ các nguồn năng lượng là than, chủ yếu bị giảm cho sản xuất điện, là kết quả của việc giảm tiêu thụ điện năng, hiệu suất phát điện được nâng cao và chuyển sang các năng lượng khác. Dầu đạt đỉnh vào khoảng năm 2040 và ở mức thấp hơn 1.193 triệu TOE so với "Kịch bản tham chiếu" vào năm 2050. Không giống như than đá và dầu mỏ, khí đốt tự nhiên sẽ tiếp tục tăng trong 35 năm tới. Trong khi nhiên liệu hóa thạch giảm 3.825 triệu TOE so với "Kịch bản tham chiếu" thì năng lượng hạt nhân sẽ đạt hơn 699 triệu TOE và năng lượng tái tạo tăng 555 triệu TOE, chủ yếu là năng lượng gió và năng lượng mặt trời PV.

Do đó, tỷ lệ nhiên liệu hóa thạch sẽ giảm từ 81% năm 2015 xuống còn 68% vào năm 2050.

Trong kịch bản này, sự phát thải CO2 liên quan đến năng lượng trên thế giới bắt đầu giảm dần vào khoảng năm 2025, và đạt mức 29,7 Gt vào năm 2050, thấp hơn 1,6 Gt, hoặc 5% so với năm 2010. Thấp xa so với mục tiêu là giảm 40% đến 70% lượng khí nhà kính (KNK) vào năm 2050 so với năm 2010 đề ra trong "Khuyến nghị IPCC về việc chia sẻ với tất cả các bên tham gia UNFCCC" tại Hội nghị Thượng đỉnh G7 năm 2015 (G7 Summit 2015) tại Schloss Elmau.

Tuy nhiên, mức giảm 14,4 Gt so với "Kịch bản tham chiếu" tương đương với 46% lượng khí thải của thế giới năm 2010, và giảm tổng cộng lũy kế đến năm 2050 là 227 Gt, tương đương với tổng lượng phát thải trong 7,2 năm hiện tại của thế giới. Theo khu vực, OECD sẽ giảm một nửa vào năm 2050 so với năm 2010. Mặc dù lượng phát thải của các nước ngoài OECD sẽ đạt đỉnh vào năm 2040, nhưng mức tăng chung của toàn thế giới vào năm 2050 sẽ là 23% so với năm 2010.

2. Mức đóng góp quốc gia theo Thỏa thuận Paris (Paris Agreement)

Mức phát thải khí nhà kính trên thế giới được ước tính dựa trên mức đóng góp của mỗi quốc gia đã được xác định (NDC) trong Thỏa thuận Paris là 45,2 Gt CO2 vào năm 2030, tăng so với hiện nay. [Lưu ý: vào ngày 4/8/2017, Hoa Kỳ đã gửi một thông báo cho Liên Hiệp Quốc rằng nước này sẽ rút khỏi Thỏa thuận Paris, nhưng vẫn được bao gồm trong phân tích vì nước này có thể rút khỏi Thỏa thuận Paris sớm nhất ngày 4/11/2020]. Mức đó thấp hơn so với xu hướng trong quá khứ và sự khác biệt so với "Kịch bản tham chiếu" là không đáng kể vì lượng khí thải trong vài năm qua đã bị hạn chế. Mức giảm đó thấp xa so với mức giảm 40% đến 70% đề ra vào năm 2050, hoặc so với các mục tiêu dài hạn của Thỏa thuận Paris - là phải đạt được mức giảm đỉnh phát thải khí nhà kính càng sớm càng tốt, và giảm xuống gần như bằng không trong nửa sau của thế kỷ này.

Để đạt được các mục tiêu dài hạn, mỗi nước cần phải tăng cường giảm phát thải trong phạm vi của "Kịch bản công nghệ tiên tiến". Sự chuyển sang các công nghệ các-bon thấp ở các nước đang phát triển là đặc biệt quan trọng.

3. Các con đường dài hạn đối với biến đổi khí hậu

Vấn đề biến đổi khí hậu là một thách thức lâu dài liên quan đến nhiều lĩnh vực trong nhiều thế hệ. Khi nào và bằng cách nào các biện pháp cụ thể nên được thực hiện và những biện pháp cần được thực hiện phải được xem xét cân nhắc cẩn thận. Từ quan điểm cân bằng và tính bền vững, đã đánh giá sự kết hợp các biện pháp để tối thiểu hóa tổng chi phí bao gồm làm giảm phát thải, thích ứng và thiệt hại.

Ví dụ, một nỗ lực chi tiêu 1.000 đô la để cắt giảm lượng khí thải và xây dựng bờ biển để tránh thiệt hại 100 đô la sẽ rất khó biện minh và có nguy cơ thất bại.

Trong "Con đường chi phí tối thiểu", trong đó tổng chi phí tích lũy được tối thiểu hóa, phát thải CO2 liên quan đến năng lượng vào năm 2050 sẽ giảm bằng mức giảm trong "Kịch bản công nghệ tiên tiến". Tuy nhiên, không cần thiết phải cắt giảm ngay một nửa lượng phát thải so với hiện nay.

Phát thải khí nhà kính (KNK) tiếp tục giảm nhẹ sau năm 2050 và giảm 52% so với hiện nay vào năm 2100. Nồng độ KNK trong khí quyển [CO2 tương đương bao gồm aerosols, vv...] sẽ tiếp tục tăng từ từ cho đến năm 2100 và giảm xuống mức 550 ppm vào năm 2150. Nhiệt độ tăng thêm 2,4°C và 2,6°C tương ứng vào năm 2100 và năm 2150, so với nửa cuối của thế kỷ 19. Tức là, "Con đường chi phí tối thiểu" khác với con đường đạt được các mục tiêu lâu dài đầy tham vọng của Thỏa thuận Paris.

Tuy nhiên, nó phụ thuộc vào các giả định. Ví dụ, mặc dù "Con đường chi phí tối thiểu" gây chậm trễ các biện pháp cắt giảm phát thải, nhiệt độ tăng vẫn sẽ là khoảng 2°C nếu độ nhạy khí hậu là 1,9°C thay vì 3,0°C [Nhiệt độ bình quân tăng khi nồng độ GHG trong khí quyển theo CO2 tương đương tăng gấp đôi (°C)]. Một phép tính đơn giản mà dẫn đến sự chênh lệch khoảng 0,5°C của nhiệt độ năm 2200 do sự khác biệt về độ nhạy của khí hậu 1°C.

Ngoài ra, nếu tỷ suất chiết khấu trung bình cho đến năm 2300 là 1,1%, thay vì 2,5% [Tỷ suất trung bình 2,5% tương đương với tỷ lệ ưu tiên thời gian thuần = δ = 0,5% trong luật Ramsey và độ đàn hồi của biên tiện ích tiêu dùng η = 2. Trung bình 1,1% là δ = 0,1% và η = 1], chi phí trong tương lai sẽ cao hơn. Vì vậy, con đường cắt giảm khí thải sớm hơn sẽ được xem là tối ưu, với nhiệt độ tăng lên 2°C xung quanh năm 2100 rồi giảm dần.

Theo tính toán đơn giản, mức chênh lệch 1% của tỷ suất chiết khấu tạo ra mức chênh lệch nhiệt độ khoảng 0,5°C vào năm 2200.

Cũng nên xem xét một con đường mạnh hơn để kiềm chế sự gia tăng nhiệt độ so với "Con đường chi phí tối thiểu" đã đề cập ở trên, tôn trọng "Mục tiêu 2°C" đã thỏa thuận trên các đấu trường chính trị và đàm phán quốc tế.

Ví dụ, để giữ tổng chi phí tích lũy nhỏ nhất có thể và để giảm phạm vi tăng nhiệt độ vào năm 2150 trong khoảng đến 2°C, đòi hỏi phải cắt giảm thêm đối với "Con đường chi phí tối thiểu". Lượng phát thải GHG theo "Con đường chi phí tối thiểu 2°C" phải giảm 31% và 80% tương ứng vào năm 2050 và năm 2100 so với với năm 2010.

Sự phát triển và phổ biến các công nghệ tiên tiến là cần thiết để thực hiện "Con đường giảm chi phí 2°C". Việc giảm CO2 liên quan đến năng lượng đòi hỏi đối với chuyển đổi từ "Kịch bản công nghệ tiên tiến" sang "Con đường chi phí tối thiểu 2°C" là 11,1 Gt vào năm 2050. Nếu lượng 11,1 Gt này được thực hiện bằng cách sử dụng hydro, ví dụ, thì cần tới 3.000 GW công suất phát điện hydrogen và 1 tỷ xe pin nhiên liệu. Tất cả các công nghệ tiên tiến, bao gồm các lựa chọn khác, có những thách thức trong phát triển và sự chấp nhận xã hội hiện nay. Hợp tác quốc tế là điều quan trọng để vượt qua những thách thức này đối với sự phát triển mỗi một công nghệ.

Ngoài ra, chi phí của công nghệ phải được giảm xuống mức cần thiết. Chi phí cao nhất cho việc giảm CO2 (theo giá 2010) đối với "Con đường chi phí tối thiểu 2°C" là $ 85/t CO2 vào năm 2050 và $ 503/t CO2 vào năm 2100. "Con đường chi phí tối thiểu" được đề ra theo nguyên tắc giảm tổng chi phí tích lũy sẽ không triển khai thực hiện được công nghệ trừ phi chi phí của nó giảm xuống dưới mức chi phí giảm thiểu CO2 nêu trên.

Ngoài ra, trừ khi nó rẻ hơn các công nghệ cạnh tranh khác, công nghệ này sẽ không được lựa chọn về mặt kinh tế nếu tiềm năng triển khai các công nghệ cạnh tranh không hạn chế. Các công nghệ mới cũng cần những cách "sáng tạo" để giảm chi phí. Chi phí mục tiêu cho các công nghệ như BECCS - Sản xuất điện sinh khối với trạm kiểm soát trung tâm, sản xuất điện chạy bằng hyđrô, FCV - Xe ô tô tế bào nhiên liệu, lò phản ứng nhiệt độ cao, và vệ tinh điện mặt trời hầu như nằm trong phạm vi chi phí giảm CO2; mục tiêu 2°C có thể đạt được khi sử dụng các công nghệ này.

Lưu ý: Mọi trích dẫn từ bài viết này cần được sự đồng ý của tác giả thông qua Tạp chí Năng lượng Việt Nam (bằng văn bản).