Những vấn đề cần ưu tiên trong ‘Chiến lược phát triển năng lượng’ [Kỳ 2]

Những vấn đề cần ưu tiên trong ‘Chiến lược phát triển năng lượng’ [Kỳ 1]

KỲ 2: HIỆN TRẠNG, XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG VÀ CÁC PHÂN NGÀNH NĂNG LƯỢNG TRÊN THẾ GIỚI

1/ Nhiên liệu than:

Than cung cấp hơn một phần ba sản lượng cho sản xuất điện trên thế giới và đóng một vai trò quan trọng  cung cấp năng lượng trong các ngành công nghiệp.

Bất chấp những lo ngại chính đáng về ô nhiễm không khí và khí thải nhà kính, việc sử dụng than vẫn sẽ tiếp tục có ý nghĩa trong tương lai nên cần có chính sách phối hợp của Chính phủ. Để than là một nguồn năng lượng sạch hơn trong những thập kỷ tới, Chính phủ và ngành công nghiệp cần nhiều nỗ lực hơn để triển khai và phát triển có hiệu quả các công nghệ ít gây ô nhiễm.

Sử dụng than toàn cầu đã tăng trong năm thứ hai liên tiếp vào năm 2018, mặc dù nó vẫn ở dưới mức cao nhất năm 2014, và mức tăng này chủ yếu đến từ Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia và một số quốc gia khác ở khu vực Đông Nam Á. Ở châu Á, nhu cầu về điện vẫn tiếp tục tăng và than vẫn là nguồn điện được tạo ra lớn nhất.

Sản lượng điện than tăng 3% trong năm 2018 (tương tự mức tăng năm 2017) và lần đầu tiên vượt mốc 10.000 TWh. Than vẫn giữ vững vị trí là nguồn năng lượng lớn nhất với 38% tổng tổng sản lượng điện toàn cầu. Tăng trưởng chủ yếu ở châu Á, đặc biệt là ở Trung Quốc và Ấn Độ - vì điện than là nguồn cung cấp điện giá rẻ, đáng tin cậy và bền vững.

Tuy nhiên, than cũng đang dần có xu hướng giảm khỏi hỗn hợp năng lượng ở nhiều nền kinh tế tiên tiến bởi chính sách môi trường, các cam kết loại bỏ và áp lực cạnh tranh giảm chi phí từ các nguồn năng lượng tái tạo, cũng như từ nguồn khí đốt tự nhiên.

Sản xuất điện đốt than ở Hoa Kỳ tiếp tục giảm trong năm 2018, mặc dù nhu cầu điện tăng trưởng; Sản xuất than ở châu Âu cũng giảm (20 TWh), chủ yếu là do sự phát triển các nguồn năng lượng tái tạo. Trên thực tế, nhiều quốc gia đã tuyên bố loại bỏ than: Đức, nước tiêu thụ than lớn nhất ở châu Âu, có kế hoạch không có nhiệt điện than vào năm 2038. Tuy nhiên, Đức cần đưa ra chi tiết lộ trình từng năm để kiểm chứng. 

Các dự án cung cấp than mới bắt đầu đối mặt với những bất ổn về nhu cầu trong tương lai. Chính sách khí hậu, chính sách ô nhiễm không khí và các tuyên bố loại trừ, cùng với việc giảm chi phí năng lượng tái tạo và giá khí đốt tự nhiên ở một số thị trường, đang đặt ra câu hỏi về lợi nhuận dài hạn của tài sản than. Ngoài ra, ngày càng nhiều ngân hàng, công ty bảo hiểm cũng như các nhà đầu tư tổ chức và tư nhân, công ty dịch vụ tiện ích và khai thác đang hạn chế, giảm, hoặc từ bỏ đầu tư vào than.

Điểm quan trọng cần lưu ý về sản xuất điện than ở châu Á, đầu tiên là giai đoạn phát triển: Mức tiêu thụ điện bình quân đầu người ở châu Á chưa bằng một nửa mức của EU. Và sử dụng bình quân đầu người ở Hoa Kỳ gấp đôi so với Liên minh châu Âu. Thứ hai nhu cầu điện ở châu Âu đã gần như bão hòa có thời kỳ giảm, hoặc tăng trưởng rất ít nên việc tích hợp các nguồn tái tạo gió, mặt trời được thuận hơn và các nhà máy không đảm bảo yếu tố môi trường có thể được loại bỏ dần theo thời gian. 

Ở châu Á, nhu cầu điện đang tăng mạnh cần có nhiều nguồn công suất mới và hệ thống không thể đủ khả năng cho "nghỉ hưu" các nhà máy hiện tại trừ khi chúng trở nên quá lỗi thời. Trung Quốc và Ấn Độ đang dẫn đầu thế giới trong việc triển khai các năng lượng tái tạo, nhưng hệ thống điện của họ cũng phụ thuộc nhiều vào các nhà máy điện than để đảm bảo ổn định hệ thống. 

2/ Điện: 

Điện là trung tâm của các nền kinh tế hiện đại đã và đang cung cấp một phần ngày càng tăng của các dịch vụ năng lượng. Nhu cầu về điện được xây dựng tăng hơn nữa do thu nhập hộ gia đình tăng lên, cùng với việc điện khí hóa vận tải và nhiệt, cũng như nhu cầu ngày càng tăng đối với các thiết bị kết nối kỹ thuật số và điều hòa không khí.

Nhu cầu điện tăng cao là một trong những lý do chính khiến phát thải CO2 toàn cầu từ ngành điện đạt mức cao kỷ lục vào năm 2018. Tuy nhiên, tính khả dụng thương mại của một bộ công nghệ phát thải thấp khác nhau cũng đặt điện vào vị trí tiên phong trong nỗ lực chống biến đổi khí hậu và ô nhiễm môi trường. 

Ngoài ra, điện khử cacbon có thể cung cấp một nền tảng để giảm lượng khí thải CO2 trong các lĩnh vực khác thông qua các nhiên liệu cho điện như hydro, hoặc nhiên liệu lỏng tổng hợp. Năng lượng tái tạo cũng có vai trò chính trong việc cung cấp điện cho con người.

Trong  Kịch bản chính sách được nêu, nhu cầu điện toàn cầu tăng 2,1% mỗi năm đến năm 2040, gấp đôi so với nhu cầu năng lượng chính. Điều này làm tăng tỷ trọng điện trong tổng mức tiêu thụ năng lượng cuối cùng từ 19% năm 2018 lên 24% vào năm 2040. Tăng trưởng nhu cầu điện được thiết lập cao ở các nền kinh tế đang phát triển. Các chính sách của Chính phủ, điều kiện thị trường và các công nghệ sẵn có đặt ra yêu cầu để cung cấp điện chuyển sang các nguồn carbon thấp, với tỷ lệ tăng từ 36% hiện nay lên 52% vào năm 2040 trong Kịch bản chính sách được nêu.

Trong  Kịch bản phát triển bền vững, điện đóng vai trò lớn hơn, đạt 31% mức tiêu thụ năng lượng cuối cùng. Trong Kịch bản phát triển bền vững, điện là một trong số ít các nguồn năng lượng có mức tiêu thụ ngày càng tăng vào năm 2040 - chủ yếu là do xe điện - bên cạnh việc sử dụng trực tiếp năng lượng tái tạo và hydro. Tỷ lệ điện năng tiêu thụ cuối cùng, chưa bằng một nửa so với dầu ngày nay, sẽ vượt qua dầu vào năm 2040. Những nỗ lực tăng tốc về năng lượng tái tạo, năng lượng hạt nhân và công nghệ thu hồi carbon nhanh chóng cung cấp điện, bù đắp cho sự sụt giảm mạnh của sản xuất điện đốt than và giảm  phát thải CO2  của ngành điện xuống 3/4 vào năm 2040.

Nhu cầu điện theo hai con đường khu vực riêng biệt. Ở các nền kinh tế tiên tiến, tăng trưởng trong tương lai liên quan đến tăng số hóa và điện khí hóa phần lớn được bù đắp bằng các cải tiến hiệu quả năng lượng. Ở các nền kinh tế đang phát triển, thu nhập tăng, mở rộng sản lượng công nghiệp và ngành dịch vụ đang phát triển đẩy nhu cầu tăng mạnh. Các nền kinh tế đang phát triển đóng góp gần 90% tăng trưởng nhu cầu điện toàn cầu đến năm 2040 trong Kịch bản chính sách được nêu, nhưng nhu cầu trên mỗi nước trong các nền kinh tế này vẫn thấp hơn 60% so với các nền kinh tế tiên tiến.

3/ Khí tự nhiên:

Khí đốt tự nhiên là nhiên liệu hóa thạch phát triển nhanh nhất, chiếm 23% nhu cầu năng lượng sơ cấp toàn cầu và gần 1/4 sản lượng điện. Là nhiên liệu hóa thạch đốt sạch nhất, khí tự nhiên mang lại một số lợi ích về môi trường so với các nhiên liệu hóa thạch khác, đặc biệt là về chất lượng không khí và khí thải nhà kính.

Khả năng lưu trữ, tính linh hoạt hoạt động của các nhà máy nhiệt điện khí đốt, cho phép khí tự nhiên đáp ứng với biến động nhu cầu ngắn hạn theo mùa và ngắn hạn, tăng cường an ninh cung cấp điện trong các hệ thống điện với tỷ lệ tái tạo ngày càng tăng. Thị trường khí đốt tự nhiên đang ngày càng toàn cầu hóa, được thúc đẩy bởi sự sẵn có của khí đá phiến và nguồn cung cấp khí đốt tự nhiên hóa lỏng linh hoạt. Khi thương mại khí đốt tăng lên, sự kết nối của các thị trường khí đốt, tạo ra các vấn đề mới của an ninh khí đốt tự nhiên, do cú sốc cung, hoặc cầu ở một khu vực giờ đây có thể có tác động trở lại ở các khu vực khác.

Khí đốt tự nhiên đã có một năm đáng chú ý trong năm 2018, với mức tăng tiêu thụ 4,6% chiếm gần một nửa mức tăng của nhu cầu năng lượng toàn cầu. Kể từ năm 2010, 80% tăng trưởng đã được tập trung ở ba khu vực chính: Hoa Kỳ - nơi cuộc cách mạng khí đá phiến đang diễn ra mạnh mẽ; Trung Quốc - nơi mối quan tâm mở rộng kinh tế và chất lượng không khí đã củng cố tăng trưởng nhanh chóng; và Trung Đông - nơi khí đốt là cửa ngõ để đa dạng hóa kinh tế từ dầu mỏ. Khí tự nhiên tiếp tục vượt trội hơn than, hoặc dầu trong cả Kịch bản chính sách được nêu (trong đó nhu cầu khí tăng hơn 1/3) và Kịch bản phát triển bền vững (khi nhu cầu khí tăng khiêm tốn đến năm 2030 trước khi trở lại mức hiện tại vào năm 2040).

Tuy nhiên, ngành công nghiệp khí phải đối mặt với một số thách thức thương mại và môi trường ở các khu vực khác nhau trên thế giới.

4/ Thị trường dầu:

Thị trường dầu đang trải qua thời kỳ thay đổi bất thường khi Hoa Kỳ đang ngày càng dẫn đầu việc mở rộng nguồn cung dầu toàn cầu. Về cơ bản, nhu cầu dầu phụ thuộc vào sức mạnh của nền kinh tế toàn cầu - đặc biệt là sự mở rộng của các nền kinh tế đang phát triển như Trung Quốc và Ấn Độ. Đồng thời, trên khắp thế giới, nhu cầu tiêu dùng ngày càng tăng đồng nghĩa với việc có nhiều nhựa hơn, điều này đồng nghĩa với việc hóa dầu nhiều hơn. Bất chấp những nỗ lực để hạn chế sử dụng nhựa và khuyến khích tái chế, nhu cầu về nhựa và hóa dầu đang tăng mạnh.

Cạnh đó, một lĩnh vực tăng trưởng chính là hàng không. Trong những năm gần đây, ngành du lịch hàng không đã chứng kiến ​​sự mở rộng ngoạn mục nhờ số lượng hành khách tăng. Nhu cầu sẽ tiếp tục tăng mạnh, được hỗ trợ bởi thu nhập tăng ở các nước đang phát triển, nhiều sân bay được xây dựng và tăng đội tàu hàng không.

Theo Kịch bản chính sách được nêu, việc sử dụng dầu trong xe khách đạt đỉnh vào cuối những năm 2020 và trong những năm 2030, nhu cầu chỉ tăng trung bình 0,1 mb/d mỗi năm. Tuy nhiên, không có đỉnh cao nhất định trong sử dụng dầu nói chung, vì liên tục có sự gia tăng trong hóa dầu, xe tải cũng như các ngành vận chuyển và hàng không.

Ngược lại, trong Kịch bản phát triển bền vững, các can thiệp chính sách được xác định sẽ dẫn đến đỉnh điểm về nhu cầu dầu toàn cầu trong vài năm tới. Nhu cầu giảm hơn 50% ở các nền kinh tế tiên tiến trong giai đoạn 2018 đến 2040 và 10% ở các nền kinh tế đang phát triển.

5/ Năng lượng hạt nhân:

Năng lượng hạt nhân trong lịch sử là một trong những nhà đóng góp lớn nhất của điện không có carbon trên toàn cầu và nó có tiềm năng đáng kể để đóng góp vào quá trình khử cacbon của ngành điện.

Các quốc gia dự tính một vai trò trong tương lai cho tài khoản hạt nhân cho phần lớn nhu cầu năng lượng toàn cầu và lượng khí thải CO2.

Tuy nhiên, trong nhiều khu vực pháp lý, năng lượng hạt nhân gặp khó khăn khi cạnh tranh với các giải pháp thay thế kinh tế khác (như khí đốt tự nhiên, hoặc năng lượng tái tạo hiện đại). Mối quan tâm về an toàn và sự chấp nhận rộng rãi hơn của công chúng vẫn là trở ngại cho sự phát triển; Năng lượng hạt nhân còn phải đối mặt với một tương lai không chắc chắn ở nhiều quốc gia, thế giới có nguy cơ giảm mạnh việc sử dụng tại các nền kinh tế tiên tiến có thể dẫn đến hàng tỷ tấn khí thải carbon bổ sung.

Các nhà máy điện hạt nhân góp phần đảm bảo an ninh năng lượng theo nhiều cách. Các nhà máy hạt nhân giúp giữ cho lưới điện ổn định và là sự bổ sung tốt trong các chiến lược khử cacbon vì ở một mức độ nhất định, nhà máy có thể điều chỉnh hoạt động của mình để theo nhu cầu và thay đổi nguồn cung. Khi tỷ lệ năng lượng tái tạo thay đổi như gió và quang điện mặt trời (PV) tăng lên, nhu cầu về các dịch vụ như vậy sẽ tăng lên.

Tính đến hết năm 2019, trên thế giới có 443 tổ máy điện hạt nhân đang hoạt động với tổng công suất đặt 391.358 MW và 52 tổ máy/54.695 MW đang xây dựng. Sau sự cố Fukushima, từ năm 2012 đến hết năm 2019 có 43 tổ máy/31.422 MW dừng hoạt động, nhưng lại có 51 tổ máy/49.453 MW được kết nối vào lưới điện và xây dựng mới 43 tổ máy 45.753 MW.

Tuy nhiên, cần có nhiều nỗ lực hơn về chính sách, tài chính cũng như giảm chi phí để duy trì công suất hiện có và đưa các lò phản ứng mới vào phát điện. Theo xu hướng hiện nay, công suất hạt nhân vào năm 2030 sẽ lên tới 497 GW, so với 542 GW theo Kịch bản phát triển bền vững. Do đó, ít nhất phải tăng gấp đôi tỷ lệ bổ sung công suất hàng năm.

6/ Năng lượng tái tạo:

Năng lượng tái tạo (bao gồm năng lượng mặt trời, gió, thủy điện, nhiên liệu sinh học và các loại khác) - là trung tâm của quá trình chuyển đổi sang một hệ thống năng lượng ít sử dụng carbon và bền vững hơn.

Năng lượng tái tạo đã phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây, được thúc đẩy bởi sự hỗ trợ chính sách và giảm chi phí mạnh cho quang điện mặt trời và năng lượng gió nói riêng. Ngành điện vẫn là điểm sáng nhất cho năng lượng tái tạo với sự phát triển mạnh mẽ của quang điện mặt trời và gió trong những năm gần đây, dựa trên sự đóng góp đáng kể của thủy điện. Nhưng điện chỉ chiếm 1/5 mức tiêu thụ năng lượng toàn cầu và vai trò của năng lượng tái tạo trong các lĩnh vực vận chuyển, sưởi ấm vẫn rất quan trọng đối với quá trình chuyển đổi năng lượng.

Công suất điện tái tạo được thiết lập để mở rộng thêm 50% từ năm 2019 đến năm 2024, dẫn đầu là PV mặt trời. Mức tăng 1.200 GW này tương đương với tổng công suất lắp đặt của Hoa Kỳ hiện nay. Chỉ riêng PV mặt trời đã chiếm gần 60% mức tăng trưởng dự kiến, với sức gió trên bờ chiếm 1/4.

Gió ngoài khơi đóng góp 4% mức tăng, với dự báo công suất sẽ tăng gấp ba vào năm 2024, được kích thích bởi các cuộc đấu giá cạnh tranh ở Liên minh châu Âu và mở rộng thị trường ở Trung Quốc và Hoa Kỳ. Năng lực năng lượng sinh học phát triển nhiều như gió ngoài khơi, với sự mở rộng lớn nhất ở Trung Quốc, Ấn Độ và Liên minh châu Âu. Tăng trưởng thủy điện chậm lại, mặc dù nó vẫn chiếm 1/10 trong tổng mức tăng công suất tái tạo.

Năng lượng tái tạo phát triển nhanh cần đòi hỏi các chính phủ phải giải quyết ba thách thức chính:

(1) Chính sách và sự không chắc chắn theo quy định.

(2) Rủi ro đầu tư cao ở các nước đang phát triển.

(3) Tích hợp hệ thống của gió và mặt trời ở một số quốc gia. Solar PV là nguồn lớn nhất của tiềm năng mở rộng bổ sung, tiếp theo là gió và thủy điện.

Thống kê Tổng sản lượng điện và Công suất đặt của các nguồn điện nước Đức:

Tóm lại, xét trên phạm vi toàn cầu sản xuất và tiêu thụ điện năng tăng trưởng mạnh so với bình quân trong vòng 10 năm qua (2,5% năm). Năm 2018, tổng sản lượng điện toàn thế giới đạt khoảng 26.700 tỷ kWh tăng 3,7%, trong đó các thành phần: Nhiệt điện than chiếm 38%, điện khí chiếm 23%, thủy điện chiếm 15,8%, điện hạt nhân chiếm 10,1% và năng lượng tái tạo chiếm 9,3%...

Qua bảng số liệu trên, nếu xét riêng các nước thuộc Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (OECD) thì thấy rằng: Tăng trưởng về điện không đáng kể, tỷ trọng sản lượng điện than giảm so với mức trung bình của thế giới, các thành phần khác như điện khí, điện gió và mặt trời đều cao hơn mức trung bình của thế giới, đặc biệt là điện hạt nhân cao hơn khoảng 7,5%.

Riêng nước Đức, điện năng từ các nguồn năng lượng gió và mặt trời tuy có sự tăng trưởng cao nhất, đạt trên 52,25% công suất đặt toàn hệ thống, nhưng chỉ cung cấp được 28,82% sản lượng điện. Mặt khác, nhu cầu về điện giảm nhẹ nên đã góp phần giảm bớt tỷ lệ nhiệt điện than chứ không thể thay thế các nguồn điện truyền thống. Các nguồn điện truyền thống (gồm điện than, điện khí, thủy điện và điện hạt nhân) vẫn giữ vai trò nền tảng, trụ cột đáp ứng nhu cầu điện, đảm bảo sự ổn định, an ninh hệ thống điện của mọi quốc gia trên thế giới, đặc biệt là các nước đang phát triển./.

(Đón đọc kỳ tới...) 

LÃ HỒNG KỲ - HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

Tài liệu tham khảo:

https://www.iea.org

https://www.iea.org/reports/monthly-oecd-electricity-statistics

https://pris.iaea.org/PRIS/