Để đạt được các mục tiêu về năng lượng và khí hậu như chúng tôi vạch ra, cần phải mở rộng đáng kể các công nghệ năng lượng sạch.
Để tránh những hậu quả xấu nhất của biến đổi khí hậu, hệ thống năng lượng toàn cầu phải nhanh chóng giảm lượng khí thải. Hàng năm càng nhiều những lời kêu gọi giảm phát thải khí nhà kính toàn cầu ngày, nhưng lượng khí thải vẫn ở mức cao không bền vững. Mục tiêu khí hậu quốc tế là lượng khí thải đạt đỉnh càng sớm càng tốt và sau đó giảm nhanh để đạt mức thải ròng bằng 0 trong nửa sau của thế kỷ này. Phần lớn lượng khí thải CO2 toàn cầu đến từ lĩnh vực năng lượng, nên cần làm rõ về một hệ thống năng lượng sạch hơn. Lượng khí thải CO2 toàn cầu dự kiến sẽ giảm vào năm 2020 do cuộc khủng hoảng Covid-19, nhưng nếu không có những thay đổi về cấu trúc đối với hệ thống năng lượng, thì sự suy giảm này sẽ chỉ là tạm thời.
Để đạt được mức phát thải ròng bằng 0 đòi hỏi một sự chuyển đổi căn bản trong cách chúng ta cung cấp, chuyển hóa và sử dụng năng lượng. Tốc độ phát triển nhanh chóng của năng lượng gió, năng lượng mặt trời và ô tô điện đã cho thấy tiềm năng của các công nghệ năng lượng sạch mới trong việc giảm lượng khí thải. Phát thải ròng bằng 0 sẽ cần các công nghệ này được triển khai trên quy mô lớn hơn nhiều, song song với sự phát triển và triển khai ồ ạt của nhiều giải pháp năng lượng sạch khác hiện đang ở giai đoạn phát triển, chẳng hạn như hydro và thu giữ carbon . Kịch bản Phát triển Bền vững của IEA (IEA’s Sustainable Development Scenario), một lộ trình để đáp ứng các mục tiêu quốc tế về khí hậu và năng lượng, sẽ đưa hệ thống năng lượng toàn cầu phát thải ròng bằng 0 vào năm 2070, kết hợp các khía cạnh của thay đổi hành vi cùng với sự chuyển đổi sâu sắc trong công nghệ và cơ sở hạ tầng hệ thống năng lượng.
Báo cáo này phân tích hơn 800 lựa chọn công nghệ để xem xét điều gì sẽ cần phải thực hiện để thế giới đạt được mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050. Báo cáo tập trung chủ yếu vào Kịch bản Phát triển Bền vững (Sustainable Development Scenario), và kịch bản này có cả một Trường hợp Đổi mới Nhanh (Faster Innovation Case) nhằm chỉ ra các tác động của công nghệ để đạt được mức phát thải ròng bằng 0 trên toàn cầu vào năm 2050. Phân tích này sẽ đánh giá những thách thức và cơ hội liên quan đến quá trình chuyển đổi nhanh chóng của năng lượng sạch. Báo cáo bao gồm tất cả các lĩnh vực của hệ thống năng lượng, từ chuyển hóa nhiên liệu và sản xuất điện đến hàng không và sản xuất thép.
Chỉ riêng việc chuyển đổi ngành điện sẽ chỉ giúp thế giới đi được một phần ba con đường đạt tới mức phát thải ròng bằng 0
Nhiều chính phủ có kế hoạch đầy tham vọng để giảm lượng khí thải từ lĩnh vực năng lượng. Một số chính phủ thậm chí đã đưa tham vọng phát thải ròng bằng 0 vào luật hoặc đề xuất luật, trong khi một số chính phủ khác đang thảo luận về các chiến lược đạt được phát thải ròng bằng 0 của riêng họ. Nhiều công ty cũng đã công bố các mục tiêu không có carbon. Sự thành công của công nghệ năng lượng tái tạo mang lại cho các chính phủ và doanh nghiệp một số lý do để lạc quan. Tuy nhiên, để đạt được các mục tiêu này sẽ đòi hỏi phải dành sự quan tâm nhiều hơn nữa đối với các lĩnh vực giao thông, công nghiệp và xây dựng nhà ở, những lĩnh vực ngày nay chiếm hơn 55% lượng khí thải CO2 từ hệ thống năng lượng.
Việc sử dụng điện phổ biến vào nhiều lĩnh vực của nền kinh tế là yếu tố đóng góp chủ yếu để đạt được mức phát thải ròng bằng 0. Trong Kịch bản Phát triển Bền vững, nhu cầu điện cuối cùng tăng hơn gấp đôi. Sự tăng trưởng này được thúc đẩy bởi việc sử dụng điện cho ô tô, xe buýt và xe tải; để sản xuất kim loại tái chế và cung cấp nhiệt cho công nghiệp; và cung cấp năng lượng cần thiết cho việc sưởi ấm, nấu nướng và các thiết bị khác trong các tòa nhà.
Việc đạt mức phát thải ròng bằng không vào năm 2050 sẽ đòi hỏi việc triển khai ngành sản xuất điện carbon thấp nhanh hơn. Trong Trường hợp Đổi mới Nhanh, sản lượng điện vào năm 2050 sẽ cao hơn khoảng 2,5 lần so với hiện nay, đòi hỏi một tốc độ tăng trưởng tương đương với việc bổ sung toàn bộ ngành điện của Hoa Kỳ cứ ba năm một lần. Trong khi đó, công suất điện tái tạo bổ sung hàng năm khoảng bốn lần so với kỷ lục hiện tại vào năm 2019.
Chỉ riêng điện không thể khử các bon cho toàn bộ nền kinh tế
Hydro sẽ mở rộng phạm vi tiếp cận điện. Bên cạnh nhu cầu tăng cao về điện từ khắp các khu vực khác nhau của nền kinh tế, cần phải có một lượng lớn sản phẩm phát điện bổ sung cho hydro cacbon thấp. Công suất toàn cầu của các máy điện phân, sản xuất hydro từ nước và điện sẽ tăng từ 0,2 GW hiện nay lên 3 300 GW trong Kịch bản Phát triển Bền vững. Để sản xuất hydro carbon thấp cần thiết để đạt mức phát thải ròng bằng 0, các máy điện phân này sẽ tiêu thụ gấp đôi lượng điện mà Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa tạo ra ngày nay. Hydro này tạo thành cầu nối giữa ngành điện và các ngành công nghiệp mà việc sử dụng điện trực tiếp sẽ gặp nhiều thách thức, chẳng hạn như trong sản xuất thép từ quặng sắt hoặc cung cấp nhiên liệu cho các tàu lớn.
Thu giữ cacbon và năng lượng sinh học đóng vai trò nhiều mặt. Thu giữ lượng khí thải CO2 để sử dụng bền vững hoặc lưu trữ chúng (gọi là CCUS) là một công nghệ quan trọng để đạt được mức phát thải ròng bằng 0. Trong Kịch bản Phát triển Bền vững, CCUS được sử dụng trong sản xuất nhiên liệu tổng hợp các bon thấp và loại bỏ CO2 khỏi khí quyển. CCUS cũng rất quan trọng đối với việc sản xuất một số hydro carbon thấp nhằm đạt được mức phát thải ròng bằng 0, chủ yếu ở các vùng có nguồn khí tự nhiên chi phí thấp và có s��n kho CO2. Đồng thời, việc sử dụng năng lượng sinh học hiện đại tăng gấp ba lần so với mức ngày nay. Năng lượng sinh học được sử dụng để thay thế trực tiếp nhiên liệu hóa thạch (ví dụ như nhiên liệu sinh học để vận chuyển) hoặc để bù đắp lượng khí thải gián tiếp thông qua việc sử dụng kết hợp với CCUS.
Một hệ thống năng lượng an toàn và bền vững với lượng phát thải ròng bằng không sẽ tạo ra một thế hệ nhiên liệu mới. An ninh của hệ thống năng lượng toàn cầu ngày nay phần lớn được đảm bảo bởi ba loại nhiên liệu chính là than, dầu và khí tự nhiên mà chiếm khoảng 70% nhu cầu năng lượng cuối cùng trên toàn cầu. Điện, hydro, nhiên liệu tổng hợp và năng lượng sinh học cuối cùng chiếm một tỷ trọng nhu cầu tương tự trong Kịch bản Phát triển Bền vững như nhiên liệu hóa thạch ngày nay.
Các công nghệ năng lượng sạch mà chúng ta sẽ cần vào ngày mai sẽ phụ thuộc vào những đổi mới ngày nay
Việc chuyển đổi nhanh đến phát thải ròng bằng 0 sẽ phụ thuộc vào sự đổi mới nhanh hơn trong điện khí hóa, hydro, năng lượng sinh học và CCUS. Chỉ hơn một phần ba mức giảm phát thải trong Kịch bản Phát triển Bền vững xuất phát từ các công nghệ chưa được thương mại hóa hiện nay. Trong Trường hợp Đổi mới Nhanh, tỷ lệ của các công nghệ này này tăng thêm một nửa nữa. Ba mươi lăm phần trăm lượng khử cacbon trong Trường hợp Đổi mới Nhanh xuất phát từ việc điện khí hóa, với khoảng 25% đến từ CCUS, khoảng 20% từ năng lượng sinh học và khoảng 5% từ hydro.
Vận tải đường dài và công nghiệp nặng là các ngành có lượng khí thải khó giảm nhất. Tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm vật liệu và nhu cầu vận tải tránh được (ví dụ như thay thế việc đi lại bằng ô tô cá nhân bằng đi bộ hoặc đi xe đạp) đều đóng một vai trò quan trọng trong việc giảm phát thải trong vận tải đường dài và các ngành công nghiệp nặng. Nhưng gần 60% lượng giảm phát thải trong các lĩnh vực này trong Kịch bản Phát triển Bền vững xuất phát từ các công nghệ mà hiện nay mới chỉ ở giai đoạn trình diễn và nguyên mẫu. Hydro và CCUS chiếm khoảng một nửa lượng giảm phát thải trong các ngành thép, xi măng và hóa chất. Trong lĩnh vực vận tải đường bộ, vận tải biển và hàng không, việc sử dụng nhiên liệu thay thế như hydro, nhiên liệu tổng hợp và nhiên liệu sinh học sẽ dao động từ 55% đến 80%. Khi thị trường toàn cầu có tính cạnh tranh cao, thời gian tồn tại của các cơ sở hạ tầng hiện có và nhu cầu gia tăng nhanh chóng trong một số lĩnh vực nhất định càng làm phức tạp thêm nỗ lực giảm phát thải trong những lĩnh vực đầy thách thức này. May mắn thay, các kỹ năng kỹ thuật và kiến thức mà các lĩnh vực này sở hữu ngày nay là một điểm khởi đầu tuyệt vời để thương mại hóa các công nghệ cần thiết để giải quyết những thách thức này.
Phát thải từ các cơ sở hạ tầng hiện có là một thách thức lớn
Năng lượng và công nghiệp nặng chiếm khoảng 60% lượng khí thải ngày nay từ cơ sở hạ tầng năng lượng hiện có, tăng lên gần 100% vào năm 2050 nếu không có hành động nào. Việc đạt được mức ròng bằng 0 sẽ phụ thuộc vào cách chúng ta quản lý phát thải do các cơ sở hạ tầng lâu dài của các ngành này, nhiều tài sản trong số đó đã được xây dựng gần đây ở các nền kinh tế châu Á và có thể hoạt động trong nhiều thập kỷ tới. Tình hình này nhấn mạnh sự cần thiết của các công nghệ hydro và CCUS. Đảm bảo rằng các công nghệ năng lượng sạch mới sẽ kịp thời đối với các quyết định đầu tư quan trọng là rất quan trọng. Ví dụ, trong các ngành công nghiệp nặng, các khoản đầu tư theo thời gian chiến lược có thể giúp tránh được khoảng 40% lượng khí thải tích lũy từ cơ sở hạ tầng hiện có trong các lĩnh vực này.
Các chính phủ sẽ cần đóng vai trò quyết định
Mặc dù thị trường là yếu tố quan trọng để huy động vốn và thúc đẩy sự đổi mới, nhưng thị trường sẽ không tự làm được phát thải thuần bằng 0. Các chính phủ có vai trò to lớn hơn trong việc hỗ trợ quá trình chuyển đổi theo hướng không phát thải ròng bằng 0. Tầm nhìn dài hạn cần được hỗ trợ bởi các chiến lược năng lượng sạch chi tiết liên quan đến các biện pháp phù hợp với nhu cầu cơ sở hạ tầng và công nghệ của từng địa phương. Bộ công cụ chính sách hiệu quả phải giải quyết năm lĩnh vực cốt lõi:
- Xử lý phát thải từ các cơ sở hạ tầng hiện có
- Tăng cường thị trường cho các công nghệ ở giai đoạn đầu áp dụng.
- Phát triển và nâng cấp cơ sở hạ tầng cho phép triển khai công nghệ.
- Tăng cường hỗ trợ cho nghiên cứu, phát triển và trình diễn.
- Mở rộng hợp tác công nghệ quốc tế.
Các biện pháp kích thích kinh tế để đối phó với cuộc khủng hoảng Covid-19 mang lại cơ hội quan trọng để thực hiện hành động khẩn cấp nhằm thúc đẩy nền kinh tế đồng thời hỗ trợ các mục tiêu năng lượng sạch và khí hậu, bao gồm cả năm lĩnh vực trên.