Tình hình chuyển dịch năng lượng toàn cầu (cập nhật tháng 11/2024) và các khuyến nghị tiếp theo

Tính toán, dự báo tác động của giá nhiên liệu than, khí, LNG đến cơ cấu giá điện Việt Nam Trong bài báo này, Hội đồng Khoa học Tạp chí Năng lượng Việt Nam cung cấp thông tin cập nhật gần đây về giá nhiên liệu (than, khí, LNG) cho phát điện (bao gồm giá trong nước và thị trường quốc tế); đồng thời sử dụng phương pháp tính thông dụng hiện nay để xác định ước tính giá thành bình quân cho các nguồn nhiệt điện truyền thống tại Việt Nam. Đó là phương pháp tính “chi phí quy dẫn” (Levelised Cost of Electricity - LCOE). Các tính toán LCOE với điện than, chúng tôi chỉ xét tới công nghệ phổ biến hiện nay - lò hơi siêu tới hạn (SC), với giá nhiên liệu than khai thác trong nước và nhập khẩu. Còn với điện khí, là công nghệ tua bin khí chu trình hỗn hợp đang chiếm tỷ trọng lớn trong công suất các nhà máy hiện hữu, cũng như đang xây dựng và sẽ đầu tư phát triển ở Việt Nam. Về giá nhiên liệu khí, được tính toán từ các mỏ: Nam Côn Sơn, Cửu Long, Sao Vàng Đại Nguyệt, PM3-CAA, Cái Nước 46 (khu vực chồng lấn với Malaysia), Lô B, Cá Voi Xanh... và các dự báo về giá LNG nhập khẩu.

Cung cầu năng lượng đến năm 2050:

Mặc dù dân số và kinh tế toàn cầu đang tiếp tục phát triển, tốc độ tăng trưởng của nhu cầu năng lượng toàn cầu lại chậm hơn so với dự báo, nhờ những tiến bộ đáng kể trong việc nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.

1. Giao thông vận tải:

Việc tăng hiệu suất các bộ điện phân và giảm nhu cầu trong vận tải đường bộ sẽ bù đắp mức tăng trưởng nhu cầu của ngành hàng không, hàng hải và đường sắt. Tổng nhu cầu năng lượng cho giao thông vận tải đạt đỉnh trước năm 2030 và sẽ giảm xuống mức thấp hơn 12% so với hiện tại vào giữa thế kỷ - bất chấp việc tăng quy mô của tất cả các loại hình vận chuyển. Tương lai của ngành vận tải đang rất đa dạng với sự kết hợp của nhiều nguồn năng lượng sạch. Xe điện sẽ thống trị mảng đường bộ, hydro sẽ chiếm ưu thế mảng đường biển và nhiên liệu sinh học sẽ chủ đạo mảng hàng không.

2. Dân dụng:

Điện đang dần trở thành nguồn năng lượng chủ đạo, thay thế dần cho sinh khối và khí tự nhiên. Sự gia tăng nhu cầu làm mát do biến đổi khí hậu sẽ thúc đẩy tiêu thụ điện năng. Đồng thời, quá trình đô thị hóa và việc xây dựng các tòa nhà mới cũng sẽ làm tăng nhu cầu điện. Tuy nhiên, các công nghệ mới như bơm nhiệt hiệu suất cao sẽ giúp giảm thiểu phần nào mức tiêu thụ năng lượng này.

3. Công nghiệp chế tạo:

Việc chuyển đổi sang dùng điện trong các ngành sản xuất hiện đang gặp nhiều khó khăn do hầu hết các quy trình sử dụng nhiệt độ cao vẫn phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Các giải pháp bơm nhiệt nhiệt độ cao và trữ nhiệt vẫn đang trong quá trình phát triển. Hydro và CCS được xem là giải pháp thay thế, tuy nhiên đòi hỏi vốn đầu tư lớn và các chính sách hỗ trợ. Dự báo đến năm 2050, hydro sẽ chiếm 5% trong cơ cấu năng lượng của công nghiệp chế tạo, tổng lượng CO₂ thu hồi từ CCS là khoảng 800 triệu tấn.

3. Trí tuệ nhân tạo (AI):

Dự kiến sẽ tiêu thụ một lượng điện năng đáng kể, tăng gấp ba lần từ nay đến năm 2050, lên hơn 1.100 TWh mỗi năm, tương đương với 2% nhu cầu điện toàn cầu. Mặc dù vậy, các nỗ lực giảm tiêu thụ năng lượng đang được triển khai, như cải tiến hiệu suất của GPU và các thuật toán. AI cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hệ thống năng lượng, nhưng chính sách vẫn là yếu tố quyết định trong quá trình chuyển đổi năng lượng.

Hình 1: Sự tăng trưởng nhu cầu năng lượng theo lĩnh vực [1].

Nguồn cung năng lượng sơ cấp dự kiến ​​sẽ đạt đỉnh vào năm 2038 ở mức 673 EJ/năm, chỉ cao hơn 6% so với mức hiện tại và giảm khoảng 3% xuống còn 654 EJ vào năm 2050. Sự tăng trưởng này đạt được nhờ giảm tổn thất chuyển đổi, thay vì tổn thất nhiệt lớn trong các nhà máy điện than, ta có thể sử dụng các nguồn năng lượng phi hóa thạch với tổn thất ít hơn.

1. Nhiên liệu hóa thạch:

Theo dự báo, sản lượng điện than sẽ đạt đỉnh mới vào năm 2024, sau đó giảm dần do sự thay thế bởi năng lượng tái tạo. Dự kiến đến năm 2050, lượng than tiêu thụ giảm 70% xuống còn 2,7 Gt. Dầu mỏ dự kiến đạt đỉnh vào năm 2027 và giảm khoảng 40% vào năm 2050, đặc biệt giảm mạnh trong lĩnh vực giao thông vận tải. Khí đốt sẽ tăng nhẹ trong vài năm tới rồi ổn định, sau đó giảm nhẹ. Mặc dù giảm, khí đốt vẫn sẽ chiếm khoảng 22% tổng nhu cầu năng lượng vào năm 2050 do nhu cầu về khí đốt trong các lĩnh vực mới (như vận tải biển và sản xuất hydro, amoniac xanh).

2. Điện gió, điện mặt trời:

Dự kiến, công suất lắp đặt điện mặt trời sẽ tăng gấp 12 lần vào năm 2050, chiếm 18% tổng năng lượng sơ cấp và cung cấp 44% điện năng toàn cầu. Trong khi đó, công suất điện gió dự kiến tăng gấp 6 lần, chiếm 10% tổng năng lượng sơ cấp và cung cấp 28% điện năng. Tuy nhiên, điện gió ngoài khơi đang gặp một số khó khăn về chi phí đầu tư và hỗ trợ chính phủ, dẫn đến dự báo giảm 20% công suất lắp đặt vào năm 2050. Dù vậy, ngành này vẫn dự kiến tăng trưởng 12% hàng năm.

3. Các nhiên liệu phi hóa thạch:

Năng lượng hạt nhân dự kiến sẽ tăng trưởng 30% vào năm 2050 nhờ vào sự hỗ trợ của chính phủ và công nghệ lò phản ứng hạt nhân mô-đun nhỏ (SMR) mới nổi. Tuy nhiên, chi phí của công nghệ này vẫn là một rào cản lớn.

Thủy điện cũng sẽ tăng trưởng 50%, nhưng tỷ trọng trong tổng sản xuất điện sẽ giảm do sự cạnh tranh từ năng lượng mặt trời và gió.

Năng lượng sinh khối sẽ tăng trưởng khiêm tốn khoảng 23% và vẫn giữ vai trò là nguồn năng lượng tái tạo quan trọng.

Hình 2: Dự kiến nguồn cung năng lượng chủ yếu [1].

2024 có thể là năm đạt đỉnh phát thải năng lượng:

Điện mặt trời đang tăng trưởng với tốc độ rất nhanh dẫn đến nhu cầu về sử dụng than đá tại các nhà máy nhiệt điện than đang giảm đáng kể. Dự báo, tiêu thụ than đá cho sản xuất điện trong năm 2024 sẽ thấp hơn năm 2023.

Xe điện đang ngày càng trở nên phổ biến, đặc biệt tại các thị trường lớn như Trung Quốc. Điều này đã và đang làm giảm đáng kể nhu cầu sử dụng nhiên liệu hóa thạch cho giao thông vận tải, đánh dấu cột mốc quan trọng khi đỉnh điểm tiêu thụ xăng ở Trung Quốc đã qua. Xu hướng này dự báo sẽ tiếp tục và kéo theo đỉnh tiêu thụ dầu mỏ toàn cầu sẽ đạt được trong vài năm tới.

Mặc dù dự báo lượng khí thải CO₂ liên quan đến năng lượng sẽ giảm nhẹ 0,4% vào năm 2025, mức giảm này vẫn còn khiêm tốn so với những gì cần thiết để đạt được các mục tiêu khí hậu toàn cầu. Các yếu tố chính trị và kinh tế có thể tác động, khiến đỉnh phát thải bị trì hoãn thêm một vài năm. Tuy nhiên, theo các phân tích hiện tại vẫn cho thấy năm 2024 có khả năng cao là năm đỉnh điểm của lượng khí thải CO₂ toàn cầu.

Theo dự báo, lượng khí thải CO₂ toàn cầu sẽ giảm 5% vào năm 2030 so với năm 2023. Mặc dù đây là tín hiệu tích cực, nhưng tiến độ này vẫn chậm hơn nhiều so với mục tiêu giảm một nửa lượng khí thải vào năm 2030 mà Ủy ban Liên Chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC) đã đề ra. Nếu xu hướng này tiếp tục, nhiệt độ toàn cầu có thể tăng lên 2,2°C vào năm 2100, vượt xa mục tiêu dưới 2°C của Hiệp định Paris.

Hình 3: Lượng khí thải CO2 liên quan đến năng lượng có thể đạt đỉnh vào năm 2024 [1].

Sự giảm chi phí và tăng trưởng nhanh chóng của pin mặt trời, pin lưu trữ:

Lĩnh vực năng lượng tái tạo đang chứng kiến sự tăng trưởng vượt bậc trong những năm gần đây. Cụ thể, việc lắp đặt các hệ thống điện mặt trời toàn cầu đã tăng trưởng ấn tượng, với 80% (lên 400 GW vào năm 2023). Mặc dù tốc độ tăng trưởng dự kiến sẽ chậm lại trong năm 2024, xu hướng chuyển dịch sang năng lượng sạch vẫn đang tiếp tục diễn ra.

Sự kết hợp giữa năng lượng mặt trời và hệ thống pin lưu trữ đang tạo ra một cuộc cách mạng trong lĩnh vực năng lượng, cho phép cung cấp điện liên tục, ổn định suốt 24 giờ, khắc phục nhược điểm về thời gian sử dụng của điện mặt trời.

Thị trường xe điện cũng ghi nhận sự tăng trưởng mạnh mẽ với doanh số bán hàng tăng 50% vào năm 2023. Dự báo đến năm 2031, xe điện sẽ chiếm 50% thị phần xe chở khách toàn cầu.

Đi cùng với sự tăng trưởng này là xu hướng giảm mạnh chi phí của các công nghệ năng lượng tái tạo, đặc biệt là pin mặt trời và pin lưu trữ.

Tuy nhiên, quá trình chuyển đổi sang nền kinh tế không carbon vẫn còn đối mặt với nhiều thách thức. Các lĩnh vực khó chuyển đổi hoàn toàn sang dùng điện năng như công nghiệp nặng, hàng hải và hàng không vẫn phụ thuộc lớn vào nhiên liệu hóa thạch. Mặc dù công nghệ thu giữ và CCS đang được phát triển, nhưng tiến độ vẫn còn chậm. Theo dự báo, chỉ có khoảng 2% lượng khí thải toàn cầu sẽ được thu giữ bằng CCS vào năm 2040 và 6% vào năm 2050.

Trong khi đó, các nguồn năng lượng tái tạo khác như điện gió ngoài khơi và SMR chưa đạt được kỳ vọng ban đầu. Mục tiêu tăng gấp ba lần sản lượng năng lượng tái tạo vào năm 2030 theo thỏa thuận COP28 cũng đang đối mặt với nhiều khó khăn. Hiện tại, dự báo tăng trưởng chỉ đạt 2,2 lần so với mức hiện tại.

Công nghệ sạch, có tính cạnh tranh cao của Trung Quốc đang đẩy nhanh quá trình chuyển đổi năng lượng:

Trung Quốc đã theo đuổi các chính sách công nghiệp chiến lược về “công nghệ năng lượng mới” trong nhiều thập kỷ và hiện nay dẫn đầu việc sản xuất hầu hết các công nghệ đó. Thị trường nội địa của Trung Quốc mang lại lợi thế về quy mô: Năm 2023, quốc gia này chiếm 58% tổng công suất lắp đặt điện mặt trời toàn cầu và 63% lượng mua xe điện mới.

Việc xuất khẩu công nghệ sạch giá rẻ và đầu tư trực tiếp ra nước ngoài của Trung Quốc làm cho quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu trở nên khả thi hơn. Trung Quốc đứng đầu trong các quốc gia xuất khẩu pin mặt trời và pin lưu trữ. Việc sản xuất tua bin gió và thiết bị điện phân cũng đang rất phát triển.

Sự đa dạng hóa và phát triển quá nhanh tại Trung Quốc có thể làm tăng đáng kể chi phí chuỗi cung ứng và sản xuất. Điều này có thể dẫn đến sự hình thành các chuỗi cung ứng thay thế.

Hình 4: Công suất sản xuất và lắp đặt điện mặt trời trong/ngoài Trung Quốc [1].

Các ưu tiên về kinh tế và an ninh quốc gia là những trở ngại cho quá trình chuyển đổi năng lượng:

Các quốc gia đều đưa ra các chính sách về năng lượng, đặc biệt là trong việc chuyển đổi sang năng lượng sạch. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều bất đồng giữa các khu vực:

1. Các nước phát triển: Đã có những chính sách thúc đẩy công nghệ năng lượng sạch, nhưng còn thiếu các chính sách tạo ra nhu cầu cho năng lượng sạch (như giảm trợ cấp nhiên liệu hóa thạch và áp dụng thuế carbon).

2. Các nước đang phát triển: Nhiều nước đang có những kế hoạch chuyển đổi năng lượng, nhưng còn thiếu nguồn vốn và các chính sách hỗ trợ. Trong đó, Ấn Độ là một ví dụ điển hình với các chương trình đầu tư lớn vào năng lượng sạch và các chính sách hỗ trợ nhu cầu.

Các cuộc xung đột và căng thẳng giữa các quốc gia gia tăng gần đây đã khiến an ninh năng lượng trở thành ưu tiên hàng đầu, vượt qua cả chi phí và tính bền vững. Vì vậy, quyết định về năng lượng không chỉ dựa vào các yếu tố kinh tế, kỹ thuật mà còn chịu ảnh hưởng mạnh mẽ từ các yếu tố chính trị.

Hình 5: So sánh phát thải CO₂ liên quan đến năng lượng theo vùng [1].

Sự tăng cường tập trung vào an ninh quốc gia và chuyển hướng nguồn lực từ đầu tư phát triển xanh sang chi tiêu quân sự đã làm chậm tốc độ chuyển dịch năng lượng. Chỉ 4% tổng đầu tư vào năng lượng tái tạo dự kiến sẽ được phân bổ cho khu vực châu Phi hạ Sahara từ nay đến năm 2050.

Tình trạng lạm phát và tăng chi phí sinh hoạt đang gây áp lực lên ngân sách công và hạn chế khả năng đầu tư vào các dự án năng lượng sạch. Mặc dù lãi suất cho vay đang có dấu hiệu giảm nhẹ, nhưng vẫn khá cao, gây khó khăn cho các chính phủ và doanh nghiệp.

Các sự kiện thời tiết cực đoan ngày càng nghiêm trọng đang làm cạn kiệt nguồn lực tài chính và hạn chế khả năng ứng phó với biến đổi khí hậu. Điều này dẫn đến việc ưu tiên giải quyết các vấn đề cấp bách trước mắt thay vì đầu tư vào các dự án năng lượng tái tạo dài hạn.

Thiếu sự phối hợp và hỗ trợ giữa các cấp chính phủ trong việc giải quyết các rào cản hành chính và quy định đang làm giảm tính hấp dẫn của các dự án năng lượng tái tạo. Các vấn đề như chậm trễ trong quá trình cấp phép và sự phản đối của cộng đồng địa phương đang ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng triển khai những dự án này.

Trong một số trường hợp, các ưu tiên về an ninh năng lượng đang thúc đẩy quá trình chuyển đổi, như việc tăng cường đầu tư vào năng lượng tái tạo tại châu Âu. Tuy nhiên, ở những khu vực khác, các cân nhắc về an ninh năng lượng vẫn ưu tiên cho việc duy trì và mở rộng sử dụng nhiên liệu hóa thạch.

Hình 6: Đầu tư vào năng lượng tái tạo tại một số khu vực trên toàn cầu từ năm 2021-2050 [1].

Các chính sách năng lượng cần được kết hợp chặt chẽ với các mục tiêu khí hậu:

Thị trường đang thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển trong lĩnh vực năng lượng tái tạo và xe điện, nhưng vẫn chưa đủ để đạt được mục tiêu khí hậu toàn cầu. Nhiều công nghệ như CCS, hay nâng cao hiệu suất năng lượng cần đầu tư lớn và phức tạp, nhưng lại không hấp dẫn về mặt kinh tế. Để đạt được mục tiêu giảm phát thải nhanh chóng, cần có một cơ chế giá carbon đủ cao và các chính sách hỗ trợ mạnh mẽ. Châu Âu đã cho thấy rằng, bằng cách kết hợp các ưu đãi và phí phạt phù hợp, việc loại bỏ dần nhiên liệu hóa thạch là khả thi.

Hình 7: Xu hướng giảm phát thải CO2 từ lĩnh vực năng lượng [1].

Trong những thập kỷ tới, đầu tư năng lượng sẽ chuyển dịch mạnh mẽ từ năng lượng hóa thạch sang năng lượng phi hóa thạch, với dự kiến tăng từ 570 tỷ USD năm 2023 lên 1.700 tỷ USD vào năm 2050. Mặc dù đầu tư vào hóa thạch vẫn chiếm tỷ trọng lớn (800 tỷ USD mỗi năm) cho đến những năm 2040. Sự chuyển đổi này được thúc đẩy bởi nhiều yếu tố, trong đó năng lượng mặt trời PV nổi lên như một ví dụ điển hình với khả năng thu hút đầu tư lớn và dễ dàng triển khai.

Trong tương lai gần, chi phí sử dụng vốn sẽ thay đổi đáng kể do nhiều yếu tố. Lạm phát sẽ giảm tác động đến chi phí vay, nhưng nhận thức về rủi ro sẽ ảnh hưởng lớn đến các ngành. Năng lượng tái tạo và hạt nhân sẽ được ưu đãi hơn về tài chính, trong khi nhiên liệu hóa thạch sẽ phải chịu chi phí cao hơn. Mặc dù vậy, vẫn còn nhiều bất ổn giữa các khu vực, với châu Âu và Bắc Mỹ có nhiều nguồn vốn thương mại hơn so với các khu vực khác. Đầu tư vào lưới điện chủ yếu dựa vào vốn công. Điều đáng chú ý là các quốc gia thu nhập thấp gặp khó khăn trong việc tiếp cận vốn để đầu tư vào các nguồn năng lượng mới.

Hình 8: Chi phí đầu tư hàng năm cho hệ thống năng lượng.

Hình 9: Sự thay đổi của chi phí sử dụng vốn vào các loại hình năng lượng tại Bắc Mỹ.

Mặc dù có những tín hiệu tích cực về chuyển dịch năng lượng toàn cầu, đặc biệt là sự tăng trưởng mạnh mẽ của năng lượng mặt trời và pin lưu trữ, quá trình này vẫn gặp nhiều thách thức. Các công nghệ như hydrogen và CCS cần được đẩy mạnh hơn nữa để đạt được các mục tiêu khí hậu toàn cầu. Điều này đòi hỏi sự đầu tư đáng kể và các chính sách hỗ trợ hiệu quả từ các quốc gia. Nếu không có những bước tiến nhanh chóng, mục tiêu giảm phát thải CO₂ và hạn chế sự nóng lên toàn cầu sẽ rất khó đạt được. Vì vậy, các chính phủ, doanh nghiệp cần hợp tác để xây dựng một tương lai năng lượng bền vững, đáp ứng kỳ vọng của Thỏa thuận Paris và mang lại lợi ích cho toàn nhân loại./.

LƯỢC DỊCH VÀ TỔNG HỢP: PHƯƠNG LINH - PECC2

Tham khảo:

DNV, "Energy Transition Outlook 2024," 2024.