“The first big energy shock of the green era”, The Economist, 16/10/2021. Phan Nguyên dịch –
Có những vấn đề nghiêm trọng trong quá trình chuyển đổi sang năng lượng sạch.
Vào tháng tới, các nhà lãnh đạo thế giới sẽ tụ họp tại hội nghị thượng đỉnh COP26, để tuyên bố rằng họ có ý định đặt ra một lộ trình để lượng khí thải carbon ròng toàn cầu về mức 0 vào năm 2050.Khi họ chuẩn bị cam kết tham gia vào nỗ lực kéo dài 30 năm này,mối lo ngại về năng lượng lớn đầu tiên của kỷ nguyên xanh đang mở ra trước mắt họ. Kể từ tháng 5, giá tổng hợp các mặt hàng dầu,than và khí đốt đã tăng 95%. Anh,nước chủ nhà của hội nghị thượng đỉnh,đã phải cho hoạt động trở lại các nhà máy nhiệt điện than,giá xăng ở Mỹ đã chạm mức 3 đô la một gallon, mất điện đã nhấn chìm Trung Quốc và Ấn Độ, và Vladimir Putin vừa nhắc nhở châu Âu rằng nguồn cung cấp nhiên liệu của họ phụ thuộc vào thiện chí của Nga.
Sự hoảng loạn này là một lời nhắc nhở rằng cuộc sống hiện đại cần nguồn năng lượng dồi dào: nếu không,các hóađơn điện sẽ trở nên quá đắt đỏ,nhà cửa đóng băng,và các doanh nghiệp bị đình trệ. Sự hoảng loạn cũng làm phơi bày những vấn đề sâu sắc hơn khi thế giới chuyển sang một hệ thống năng lượng sạch hơn, bao gồm thiếu đầu tư vào năng lượng tái tạo và một số nhiên liệu hóa thạch trong giai đoạn chuyển đổi, rủi ro địa chính trị gia tăng, và bộ đệm an toàn mỏng trên thị trường điện. Nếu không có những cải cách nhanh chóng, sẽ có thêm nhiều cuộc khủng hoảng năng lượng,và có lẽ là cả một cuộc nổi dậy của người dân chống lại các chính sách khí hậu.
Ý tưởng về sự thiếu hụt như vậy dường như nghe vô lý vào năm 2020 khi nhu cầu toàn cầu giảm 5%, mức giảm cao nhất kể từ sau Chiến tranh thế giới lần thứ hai, dẫn đến việc cắt giảm chi phí trong ngành năng lượng. Nhưng khi nền kinh tế thế giới phục hồi trở lại, nhu cầu đã tăng lên, trong khi các kho dự trữ nhiên liệu đã xuống mức thấp một cách nguy hiểm. Lượng dầu dự trữ chỉ ở mức 94% so với mức thông thường, dự trữ khí đốt của châu Âu chỉ còn 86%, còn than của Ấn Độ và Trung Quốc ở mức dưới 50%.
Nguồn cung khan hiếm dễ bị ảnh hưởng bởi các cú sốc và tính chất không ổn định của một số loại năng lượng tái tạo. Danh sách các gián đoạn bao gồm bảo trì định kỳ, tai nạn, quá ít gió ở châu Âu, cũng như hạn hán, vấn đề khiến sản lượng thủy điện của Mỹ Latinh sụt giảm, và lũ lụt ở châu Á, vốn cản trở việc khai thác than. Thế giới vẫn có thể thoát khỏi một cuộc khủng hoảng năng lượng nghiêm trọng: các trục trặc vẫn có thể được giải quyết, và Nga và OPEC có thể miễn cưỡng tăng sản lượng dầu và khí đốt. Tuy nhiên, ít nhất thì tác động sẽ bao gồm lạm phát cao hơn và tăng trưởng chậm hơn. Và nhiều vấn đề khác có thể sẽ tiếp tục xuất hiện trong tương lai.
Có ba vấn đề lớn cần giải quyết. Thứ nhất, đầu tư vào năng lượng đang chỉ đạt một nửa so với mức cần thiết để đáp ứng tham vọng phát thải ròng bằng không vào năm 2050. Chi tiêu cho năng lượng tái tạo cần tăng lên.Cung và cầu đối với nhiên liệu hóa thạch bẩn cần phải được cắt giảm song song,không được tạo ra sự chênh lệch nguy hiểm. Nhiên liệu hóa thạch đáp ứng 83% nhu cầu năng lượng sơ cấp, và nhu cầu này cần giảm dần về 0.Đồng thời,giỏ năng lượng phải được chuyển dần từ than và dầu sang khí, vốn có lượng phát thải ít hơn một nửa so với than. Nhưng các mối đe dọa pháp lý, áp lực của nhà đầu tư và nỗi lo sợ về các quy định đã khiến số vốn đầu tư vào nhiên liệu hóa thạch giảm 40% kể từ năm 2015.
Khí là mặt hàng gây nhiều căng thẳng. Nhiều quốc gia, đặc biệt là ở châu Á, cần mặt hàng này làm nhiên liệu cầu nối trong những năm 2020 và 2030, tạm thời chuyển sang sử dụng nó trong quá trình loại bỏ than, và trước khi năng lượng tái tạo kịp tăng lên. Cùng với việc sử dụng đường ống, hầu hết các nước đều nhập khẩu khí đốt tự nhiên hóa lỏng (LNG). Quá ít dự án được đưa vào khai thác. Theo Bernstein, một công ty nghiên cứu, sự thiếu hụt công suất LNG trên toàn cầu có thể tăng từ mức 2% tổng nhu cầu hiện nay lên 14% vào năm 2030.
Vấn đề thứ hai là địa chính trị, khi các nền dân chủ giàu có từ bỏ sản xuất nhiên liệu hóa thạch, và nguồn cung chuyển dần sang các chế độ chuyên chế với ít vướng mắc hơn và chi phí thấp hơn, bao gồm nước Nga của Putin. Tỷ trọng sản lượng dầu từ OPEC cộng với Nga có thể tăng từ 46% hiện nay lên 50% hoặc hơn vào năm 2030. Nga là nguồn cung cấp 41% lượng khí đốt nhập khẩu của châu Âu, và đòn bẩy của nước này sẽ tăng lên khi họ khai trường đường ống Nord Stream 2 và phát triển các thị trường ở châu Á. Một rủi ro luôn hiện hữu là Nga có thể cắt giảm nguồn cung.
Vấn đề cuối cùng là thiết kế lỗi của thị trường năng lượng. Việc bãi bỏ các quy định kể từ những năm 1990 đã khiến nhiều quốc gia chuyển từ các ngành công nghiệp năng lượng yếu kém do nhà nước quản lý sang các hệ thống mở, trong đó giá điện và khí do thị trường thiết lập, và các mặt hàng này được cung cấp bởi các nhà cung cấp cạnh tranh lẫn nhau, những người sẽ tăng sản lượng nếu giá tăng đột biến. Nhưng những nhà cung cấp này đang phải vật lộn để đối phó với thực tế mới là sản lượng nhiên liệu hóa thạch giảm, sự gia tăng vai trò của các nước chuyên chế, và tỷ trọng ngày càng tăng của điện gió và điện mặt trời vốn không ổn định. Cũng giống như Lehman Brothers dựa vào khoản vay qua đêm, một số công ty năng lượng cũng đảm bảo nguồn cung cho các hộ gia đình và doanh nghiệp dựa trên nguồn cung từ thị trường giao ngay không đáng tin cậy.
Điều nguy hiểm là cú sốc làm chậm tốc độ thay đổi. Tuần này, Lý Khắc Cường, Thủ tướng TQ, cho biết quá trình chuyển đổi năng lượng phải “ổn định và có tốc độ phù hợp”, hàm ý việc sử dụng than sẽ tiếp tục kéo dài trong thời gian tới. Dư luận ở phương Tây, bao gồm cả Mỹ, ủng hộ năng lượng sạch, nhưng điều này có thể thay đổi khi giá cả tăng cao.
Các chính phủ cần phải phản ứng bằng cách thiết kế lại thị trường năng lượng. Các bộ đệm an toàn lớn hơn phải giúp hấp thụ sự thiếu hụt và đối phó với sự thiếu ổn định của năng lượng tái tạo. Các nhà cung cấp năng lượng nên tăng dự trữ, giống như các ngân hàng tăng dự trữ vốn. Chính phủ có thể mời các công ty tham gia đấu thầu các hợp đồng cung cấp năng lượng dự phòng.Hầu hết dự trữ sẽ ở dạng khí đốt, nhưng dần dần công nghệ pin và hydro có thể thay thế. Nhiều nhà máy hạt nhân hơn, việc thu giữ và lưu trữ carbon dioxide, hoặc cả hai, đều là các biện pháp rất quan trọng để cung cấp một nguồn năng lượng nền sạch và đáng tin cậy.
Nguồn cung đa dạng hơn có thể làm suy yếu ảnh hưởng của các quốc gia sản xuất dầu khí chuyên chế như Nga.Ngày nay, điều đó có nghĩa là xây dựng ngành khí hóa lỏng. Theo thời gian, chúng ta sẽ cần một ngành thương mại toàn cầu về buôn bán điện để các quốc gia xa xôi nhưng nhiều gió hoặc nắng có thừa nguồn năng lượng tái tạo có thể xuất khẩu điện.Ngày nay,chỉ 4% lượng điện ở các nước giàu được giao dịch xuyên biên giới, so với 24% lượng khí đốt và 46% lượng dầu mỏ toàn cầu. Xây dựng mạng lưới điện dưới biển là một phần của giải pháp, và việc chuyển đổi năng lượng sạch thành hydro để vận chuyển trên tàu cũng có thể hữu ích.
Tất cả những giải pháp này sẽ đòi hỏi mức đầu tư cho năng lượng tăng hơn gấp đôi, lên 4 đến 5 nghìn tỉ đô la một năm. Tuy nhiên, từ quan điểm của các nhà đầu tư, chính sách còn nhiều rối rắm.Nhiều quốc gia có cam kết phát thải bằng không nhưng không có kế hoạch cụ thể để đạt được mục tiêu đó, đồng thời vẫn chưa nói rõ với công chúng rằng các hóa đơn điện và tiền thuế sẽ phải tăng. Chính sách trợ cấp cho năng lượng tái tạo, đi kèm với các rào cản về quy định và pháp lý, khiến việc đầu tư vào các dự án nhiên liệu hóa thạch trở nên quá rủi ro. Câu trả lời lý tưởng là mức giá carbon toàn cầu cần ở mức hợp lý để làm giảm liên tục lượng khí thải, giúp các công ty đánh giá dự án nào khả thi, đồng thời tăng doanh thu thuế để hỗ trợ những bên bị thiệt hại trong quá trình chuyển đổi năng lượng. Tuy nhiên, các chương trình định giá carbon chỉ bao trùm một phần năm tổng lượng khí thải. Thông điệp từ cú sốc là các nhà lãnh đạo tại COP26 phải vượt ra ngoài các cam kết và đưa ra lộ trình rõ ràng về cách thức thực hiện quá trình chuyển đổi. Điều đó càng bức thiết hơn nếu cuối cùng họ phải gặp nhau dưới bóng đèn được thắp sáng bởi điện từ các nhà máy điện than.
[Nguồn: http://nghiencuuquocte.org/2021/10/19/cu-soc-nang-luong-lon-dau-tien-cua-ky-nguyen-xanh/
từ: “The first big energy shock of the green era”, The Economist, 16/10/2021. ]
Kỷ nguyên năng lượng hydro cuối cùng cũng đến?
[Nguồn: “Hydrogen’s moment is here at last”, The Economist, 09/10/2021. http://nghiencuuquocte.org/2021/10/12/ky-nguyen-nang-luong-hydro-cuoi-cung-cung-den/]
Phan Nguyên dịch
Hydro đã gây tranh cãi kể từ sau thảm kịch Hindenburg, một khí cầu sử dụng hydro vốn đã bốc cháy và chìm trong biển lửa vào năm 1937. Những người ủng hộ hydro nói rằng loại khí này là một phép màu carbon thấp, có thể cung cấp năng lượng cho ô tô và các hộ gia đình. Họ hy vọng nền kinh tế hydro sẽ vẽ lại bản đồ năng lượng. Những người hoài nghi lại lưu ý rằng một số làn sóng đầu tư vào hydro kể từ những năm 1970 đã kết thúc trong thất bại khi những khiếm khuyết của loại khí này được phơi bày. Như chúng tôi đã giải thích, thực tế nằm ở giữa hai quan điểm trên. Vào năm 2050, các công nghệ hydro có thể loại bỏ khoảng một phần mười lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính ngày nay. Đó là một tỉ lệ không lớn, nhưng nếu xét quy mô khổng lồ của quá trình chuyển đổi năng lượng, đây là một ngành kinh doanh quan trọng và béo bở.
Hydro không phải là nguồn năng lượng sơ cấp như dầu mỏ hay than đá. Tốt nhất nó nên được coi như là một chất chuyên chở năng lượng, tương tự như điện, và như một phương tiện lưu trữ năng lượng, giống như pin. Nó phải được sản xuất. Các nguồn năng lượng carbon thấp như năng lượng tái tạo và năng lượng hạt nhân có thể được sử dụng để tách nước(H2O)thành các thành phần riêng lẻ là oxy và hydro. Điều này không hiệu quả và tốn kém, nhưng chi phí đang giảm xuống. Hydro cũng có thể được tạo ra từ nhiên liệu hóa thạch bẩn,nhưng quá trình này gây ra rất nhiều ô nhiễm trừ khi nó được kếthợp với các côngnghệ thu giữ và cô lập carbon.Hydro dễ cháy và“cồng kềnh”hơn so với nhiều loại nhiên liệu khác. Các quy luật bất biến của nhiệt động học có nghĩa là chuyển đổi năng lượng sơ cấp thành hydro,và sau đó là hydro thành năng lượng có thể sử dụng được,sẽ dẫn đến lãng phí.Tất cả điều này giải thích cho lịch sử khó khăn của loại khí này.Những cú sốc về dầu mỏ hồi những năm 1970 đã dẫn đến việc nghiên cứu công nghệ hydro, nhưng chúng chưa bao giờ tiến xa.Vào những năm 1980,LiênXô thậm chí còn cho bay một chiếc máy bay phản lực chở khách chạy bằng hydro-nhưng chuyến bay đầu tiên chỉ kéo dài 21 phút.
Ngày nay biến đổi khí hậu đang gây ra một làn sóng quan tâm khác tới hydro. Hơn 350 dự án lớn đang được triển khai, và khoản đầu tư tích lũy có thể đạt 500 tỷ đô la vào năm 2030. Ngân hàng Morgan Stanley tính toán rằng doanh số bán hydro hàng năm có thể lên tới 600 tỷ đô la vào năm 2050. Con số này tăng nhiều so với doanh thu chỉ 150 tỷ đô la hiện nay, chủ yếu đến từ các quy trình công nghiệp, bao gồm sản xuất phân bón. Ấn Độ sẽ sớm tổ chức đấu giá hydro, và Chile đang tổ chức đấu thầu sản xuất hydro trên các khu đất công. Hơn một chục quốc gia, bao gồm Anh, Pháp, Đức, Nhật Bản và Hàn Quốc, có các chiến lược quốc gia về hydro.
Nếu đặt sự phấn khích qua một bên, chúng ta cần làm rõ là hydro có thể và không thể làm được những gì. Các công ty Nhật Bản và Hàn Quốc đang muốn bán ô tô sử dụng pin nhiên liệu hydro, nhưng ô tô chạy pin bình thường có mức hiệu quả gấp đôi về năng lượng.Một số nước châu Âu hy vọng có thể đưa hydro vào từng gia đình, nhưng máy bơm nhiệt hiệu quả hơn, và một số đường ống không thể chuyên chở hydro một cách an toàn.Một số công ty năng lượng lớn và nhà máy dầu khí muốn sử dụng khí tự nhiên để sản xuất hydro mà không thu giữ lượng carbon được tạo ra một cách hiệu quả, khiến quy trình này không loại bỏ được khí thải nhà kính.
Thay vào đó, hydro có thể giúp ích cho các thị trường ngách, liên quan đến các quá trình hóa học phức tạp và nhiệt độ cao,điều khó có thể đạt được bằng điện.Các công ty thép,vốn thải ra khoảng 8% lượng khí thải toàn cầu,dựa vào than cốc và lò cao, những thứ không thể được vận hành bằng năng lượng gió nhưng có thể sử dụng hydro,thông qua một quy trình được gọi là “giảm trực tiếp” (direct reduction). Hybrit, một tập đoàn của Thụy Điển, đã bán loại “thép xanh” đầu tiên trên thế giới được chế tạo theo cách này hồi tháng 8.
Một lĩnh vực ngách thích hợp khác là vận tải thương mại, đặc biệt là đối với các hành trình vượt ra ngoài phạm vi của pin.Xe tải chạy bằng hydro có thể đánh bại các đối thủ chạy bằng pin với khả năng tiếp nhiên liệu nhanh hơn,có nhiều chỗ chứa hàng hóa hơn,và phạm vi hoạt động xa hơn.Cummins,một công ty của Mỹ,đang đặt cược vào loại nhiên liệu này.Nhiên liệu có nguồn gốc từ hydro cũng cóthể hữu ích trong hàngkhông và vậnchuyển đường biển.Alstom,một công ty của Pháp,đang chạy các đầu máy chạy bằng nănglượng hydro trên các tuyến đường sắt châu Âu.
Cuối cùng, hydro có thể được sử dụng như một vật liệu để lưu trữ và vận chuyển năng lượng với số lượng lớn. Các mạng lưới năng lượng tái tạo gặp khó khăn khi không có gió hoặc trời tối. Pin có thể hữu ích, nhưng nếu năng lượng tái tạo được chuyển đổi thành hydro, nó có thể được lưu trữ với chi phí rẻ trong thời gian dài và tái chuyển đổi thành điện theo nhu cầu. Một nhà máy điện ở Utah có kế hoạch dự trữ khí hydro trong các bồn chứa để cung cấp cho California. Những nơi đầy nắng và gió và thiếu đường dây truyền dẫn có thể xuất khẩu năng lượng sạch dưới dạng hydro. Australia, Chile và Morocco đang hy vọng sẽ “bán ánh nắng mặt trời” cho toàn thế giới.
Với viêc rất nhiều tiền được đổ vào hydro, danh sách các lĩnh vực có thể sử dụng loại khí này sẽ mở rộng hơn.Phần lớn công việc do khu vực tư nhân đảm nhiệm, nhưng các chính phủ có thể thực hiện phần việc của họ. Một nhiệm vụ là ngăn chặn hoạt động “tẩy xanh”: hydro được tạo ra từ nhiên liệu bẩn mà không có cơ chế thu giữ carbon chất lượng cao sẽ không giúp ích gì cho việc chống biến đổi khí hậu. Các quy tắc mới là cần thiết để đo lường và công bố lượng khí thải phát sinh từ việc sản xuất hydro, và do hydro sẽ được buôn bán xuyên biên giới, các quy tắc này cần được thống nhất thông qua các thỏa thuận quốc tế.
Các chính phủ cũng nên khuyến khích các trung tâm nơi tập trung những hộ sử dụng hydro khác nhau, qua đó giảm thiểu nhu cầu xây dựng cơ sở hạ tầng trùng lắp.Các trung tâm như vậy đã xuất hiện ở Humberside ở Anh và Rotterdam ở Hà Lan. Hydro có những hạn chế, nhưng nó có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc mang lại một nguồn năng lượng sạch hơn cho thế giới.
