1. Nhu cầu năng lượng trong các tòa nhà:
Nhu cầu năng lượng toàn cầu tăng 24% vào năm 2050 (từ 120 EJ [1]/năm vào 2020). Không gian tầng sẽ phát triển nhanh hơn nhiều so với các tòa nhà tổng thể, nhu cầu năng lượng tăng 52% tại các tòa nhà dân cư và tăng gấp đôi tại không gian thương mại.
Điện ngày càng chiếm một thị phần lớn hơn trong hỗn hợp năng lượng tòa nhà (32,5% vào năm 2020 tăng đến 55,5% vào năm 2050), nhưng sẽ được sử dụng với hiệu quả ngày càng cao (ví dụ, bằng máy bơm nhiệt có thể đạt hiệu suất lên đến 300%). Điện nhiều hơn có nghĩa là ít khí đốt hơn (29% vào năm 2020 xuống 18,5% vào năm 2050) và ít sinh khối hơn (24% hiện nay và 14% vào năm 2050).
Máy bơm nhiệt sẽ cung cấp 51% tổng năng lượng hữu ích cho sưởi ấm không gian và 20% để làm nóng nước, trong khi sử dụng chỉ 19% và 5% năng lượng cuối cùng, tương ứng vào năm 2050.
Nhu cầu năng lượng ngày càng tăng cho chiếu sáng và thiết bị (87% từ nay đến 2050) chỉ được bù đắp một phần bằng năng lượng cải thiện cường độ (0,6%/năm).
Làm mát không khí, được khuếch đại bởi sự nóng lên toàn cầu, tăng gấp bốn lần vào giữa thế kỷ tới, chiếm 18% thị phần nhu cầu năng lượng của các tòa nhà.
2. Nhu cầu năng lượng cho sản xuất:
Nhu cầu năng lượng cho sản xuất tăng lên 22% vào năm 2050. Trước năm 2030, đạt mức cao nhất là gần 162 EJ/năm vào giữa những năm 2030. Mặc dù tăng hiệu quả năng lượng đáng kể và tăng tái chế, sản xuất vẫn chiếm thị phần lớn nhất (30%) trong nhu cầu năng lượng cuối cùng vào năm 2050.
Nhu cầu năng lượng đối với hàng hóa sản xuất tăng 26% vào 2050 - được thúc đẩy bởi sự thịnh vượng gia tăng chủ yếu ở các khu vực kinh tế. Nhiên liệu hóa thạch cung cấp một nửa nhu cầu năng lượng hiện nay, nhưng chỉ chiếm chưa đến một phần ba vào năm 2050.
Tiểu lục địa Ấn Độ vượt qua Trung Quốc đại lục để chiếm 30% nhu cầu năng lượng đối với hàng hóa sản xuất vào năm 2050. Sản xuất thép là ngành sử dụng năng lượng lớn nhất (31%) trong lĩnh vực sản xuất, nhưng nhu cầu sẽ tăng từ năm 2040 do sử dụng điện tăng 58%, với ‘thép xanh’ chiếm 9% lượng hydro sử dụng vào năm 2050. Trong sản xuất xi măng, giảm tỷ trọng chung của clinker sẽ giúp nhu cầu năng lượng chững lại ở khoảng 12 EJ từ 2030 (cao hơn 01 EJ so với con số hiện nay).
Tái chế gia tăng làm giảm nhu cầu tăng trưởng năng lượng trong ngành vật liệu cơ bản không chứa sắt (chủ yếu là nhôm và sản phẩm làm từ gỗ), nhưng việc khai thác và xây dựng sẽ cho thấy mức tăng trưởng tương đối cao từ 6 EJ hiện nay lên 9 EJ trong giữa thế kỉ.
3. Nhu cầu năng lượng cho nguyên liệu (Feedstock):
Nhu cầu nguyên liệu cho khí đốt tự nhiên vẫn nhất quán ở mức khoảng 18 EJ, trong khi nhu cầu dầu phi năng lượng tăng từ khoảng 22 EJ để đạt đỉnh 28 EJ trước khi quay trở lại như ngày hôm nay vào năm 2050.
Sự gia tăng nhu cầu ban đầu được thúc đẩy bởi nhựa và bitum, vượt xa sự suy giảm chất bôi trơn trong vận tải đường bộ. Nhưng tỷ lệ tái chế nhựa ngày càng cao, do các quy định và tiến bộ công nghệ, sẽ thấy nhu cầu đối với nhựa nguyên sinh giảm từ giữa những năm 2030, ngay cả khi nhu cầu sử dụng nhựa cuối cùng tăng từ 450 triệu tấn hàng năm ở năm 2020 đến 860 triệu tấn hàng năm vào năm 2050.
4. Nhu cầu năng lượng cho giao thông - vận tải:
Mặc dù dịch vụ vận tải sẽ phát triển đáng kể trong 30 năm tới, nhu cầu năng lượng tổng thể trong ngành giao thông vận tải sẽ chỉ tăng trưởng nhẹ từ 105 EJ/năm vào năm 2020 lên 114 EJ/năm vào năm 2050.
Từ năm 2021 đến năm 2050 việc sử dụng dầu để vận chuyển sẽ giảm 45% - nhu cầu 24 triệu thùng dầu thô mỗi ngày sẽ biến mất do sự chuyển đổi thành công việc truyền lực từ động cơ đốt trong sang hệ thống pin - điện, với một nửa đội xe chở khách trên thế giới được điện khí hóa vào năm 2043.
Hiệu suất thu được trong ngành vận tải đường bộ sẽ lớn hơn đối trọng tăng trưởng nhu cầu năng lượng trong hàng không. Xu hướng này cũng sẽ được hỗ trợ bởi hiệu quả năng lượng tăng đáng kể trong lĩnh vực hàng hải dẫn đến đỉnh cao trong việc sử dụng năng lượng vào giữa những năm 2030, bất chấp sự tăng trưởng về quy mô của các hạm đội trên thế giới.
Trong giao thông đường bộ, việc điện khí hóa sẽ biến đổi ngành này trong ba thập kỷ tới. Các phương tiện giao thông chạy điện sẽ phát triển nhanh chóng. Các phân khúc xe hai và ba bánh sẽ gần như hoàn toàn chạy điện vào năm 2040. Xe điện sẽ đạt 50% thị phần hành khách mới tại Trung Quốc đại lục và châu Âu vào cuối những năm 2020 và tại các nền kinh tế phát triển (OECD) Thái Bình Dương, Bắc Mỹ vào đầu những năm 2030 và trên toàn thế giới vào năm 2033.
Chi phí của pin là yếu tố chìa khóa thúc đẩy tính cạnh tranh của xe điện và chúng sẽ tiếp tục giảm. Quá trình điện hóa sẽ kéo dài hơn đối với xe hơi thương mại, do trọng lượng của chúng nặng hơn nhiều và sẽ tốn nhiều pin hơn, nhưng doanh số bán hàng xe điện (EV - [2]) thương mại vẫn sẽ vượt qua doanh số bán hàng của xe động cơ đốt trong ở các khu vực dẫn đầu (Trung Quốc đại lục và châu Âu) trước năm 2030 và trên toàn thế giới vào năm 2040.
Quy mô đội xe du lịch sẽ mở rộng thêm 2/3 từ nay đến 2050, và số km xe chạy sẽ tăng hơn gấp đôi. Tuy nhiên, do hiệu quả năng lượng của xe điện, nhu cầu năng lượng tổng thể của vận tải đường bộ giảm 9%. Vào năm 2050, 78% tổng số xe sẽ chạy bằng điện, nhưng chỉ chiếm 33% nhu cầu năng lượng của ngành đường bộ.
Nhu cầu hàng không sẽ tăng trưởng tại Trung Quốc và Đông Nam Á, số lượt hành khách mỗi năm có khả năng tăng 140% cao hơn mức trước đại dịch vào năm 2050, mặc dù tỷ lệ đi lại bằng máy bay thấp hơn 20% so với trước đại dịch.
Mức tăng hiệu quả trong động cơ, công nghệ máy bay và dịch vụ hậu cần sẽ chứng kiến mức sử dụng nhiên liệu chỉ tăng 40%.
Bất chấp áp lực của dư luận về việc khử cacbon, nhưng sự lựa chọn pin, điện như vậy vẫn rất tốn kém do chúng chỉ thích hợp cho các các chuyến bay đường ngắn và một số đường trung bình.
Các chuyến bay đường ngắn chỉ sử dụng một phần nhỏ nhiên liệu hàng không, và do đó, điện có khả năng chỉ chiếm 2% hỗn hợp nhiên liệu hàng không vào năm 2050.
Hydrogen xanh là một lựa chọn hấp dẫn theo một số cách, nhưng nhu cầu lưu trữ hydrogen cũng như yêu cầu thiết kế máy bay và cơ sở hạ tầng là rất lớn, do vậy, những thay đổi sẽ giới hạn mức tiêu thụ hydrogen xanh đến 4% nhu cầu năng lượng hàng không vào năm 2050.
Tiến bộ sâu hơn sẽ được thực hiện với nhiên liệu hàng không bền vững (SAF - [3]), dựa trên sinh học, hoặc các dẫn xuất dựa trên hydrogen, nhưng chi phí cao sẽ hạn chế sử dụng đến 13% hỗn hợp năng lượng. Điều đó khiến dầu vẫn chiếm ưu thế vào năm 2050, nhưng thấp hơn 26% so với hiện tại về giá trị tuyệt đối.
Về hàng hải, các tàu biển tiêu thụ gần 3% nhu cầu năng lượng cuối cùng toàn cầu, bao gồm 7% dầu của thế giới, chủ yếu là để vận chuyển hàng hóa quốc tế. IMO [4] đặt mục tiêu giảm tuyệt đối 50% phát thải CO2 từ năm 2008 đến 2050. Hy vọng rằng, điều này sẽ được đáp ứng thông qua sự kết hợp của việc cải thiện với sự hỗ trợ của động cơ đẩy bằng sức gió và hệ thống nạp kết hợp được đặt trên boong tàu để cải tiến hiệu suất năng lượng và làm thay đổi nhiên liệu lớn.
Một thế giới với GDP tăng gấp đôi hiện nay vào năm 2050 sẽ chứng kiến việc vận chuyển hàng hóa với những cải tiến đáng kể để có được hiệu quả vượt trội.
Số lượng hàng hóa được vận chuyển bằng hàng hải quy về tấn - dặm sẽ tăng lên ở hầu hết các hạng mục tàu biển, với tổng mức tăng trưởng là 35% từ năm 2020 đến năm 2050. Những chuyển dịch quan trọng bao gồm vận chuyển than giảm một nửa, dầu thô và sản phẩm dầu giảm 20% vào năm 2050.
Từ việc dựa hoàn toàn vào dầu ngày nay, năm 2050 hệ thống tàu biển sẽ dựa vào hỗn hợp nhiên liệu carbon thấp/không carbon là 50%, khí tự nhiên (chủ yếu là LNG) là 19%, sinh khối - 18%, amoniac carbon thấp/không carbon - 35%, nhiên liệu điện tử - 15% và điện chỉ có 2%./.
TS. NGUYỄN MẠNH HIẾN - CHUYÊN GIA TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM
Ghi chú:
[1]. EJ - Exajun = 109 Gigajun (GJ) = 109J.
[2]. EV(Electric Vehicle) - Xe điện.
[3]. SAF (Sustainable Aviation Fuel ) - Nhiên liệu hàng không bền vững).
[4]. IMO (international Maritime Organization) - Tổ chúc Hàng hải Quốc tế.
Nguồn: Dự báo nhu cầu năng lượng toàn cầu đến năm 2050 | Tạp chí Năng lượng Việt Nam (nangluongvietnam.vn)