Hiện Trung Quốc không chỉ cần thay đổi phương cách sản xuất năng lượng mà còn cái cách năng lượng được vận chuyển và tiêu thụ cũng sẽ phải được chuyển đổi, điều này sẽ liên quan đến việc phát triển các nguồn năng lượng mới kết hợp với công nghệ sáng tạo mới. Các mô hình kinh tế và thương mại mới cũng sẽ cần thiết áp dụng vào các ngành sử dụng trực tiếp năng lượng như lĩnh vực giao thông vận tải và xây dựng.
Không giống như các nền kinh tế phát triển như Hoa Kỳ và EU, quá trình chuyển đổi hệ thống năng lượng của Trung Quốc sẽ phải diễn ra trong bối cảnh nhu cầu năng lượng ngày càng tăng trong khi nước này đạt được mức phát triển kinh tế tương đương với các nền kinh tế tiên tiến ngày nay, điều này cũng tạo cơ hội cho Trung Quốc vượt qua các nền kinh tế tiên tiến trong việc phát triển và áp dụng các công nghệ sáng tạo mới, nhiên liệu và giải pháp phát thải ít carbon hơn.
Trung Quốc đã đi đầu trong việc thương mại hóa và triển khai các công nghệ carbon thấp như năng lượng mặt trời và gió để phát điện và sản xuất xe điện để vận chuyển hành khách bằng đường bộ.
Tăng cường điện khí hóa bằng năng lượng carbon thấp
Lộ trình cắt giảm carbon sâu rộng và nhanh chóng được nêu trong bản phác thảo này dựa vào điện khí hóa càng nhiều nền kinh tế càng tốt, đồng thời đầu tư vào sản xuất điện từ các nguồn carbon thấp và không carbon như năng lượng tái tạo và hạt nhân nhằm đáp ứng nhu cầu điện. Hệ thống điện của Trung Quốc đã phát triển nhanh chóng kể từ những năm 1990 cho đến nay. Tỷ lệ điện trong tiêu thụ năng lượng cuối cùng đã tăng khoảng 6% mỗi thập kỷ trong vòng 30 năm qua và sẽ cần phải tăng với tốc độ cao hơn nữa, chỉ dưới mức 9% trong bốn thập kỷ tới.
Trong phần phân tích này, tỷ lệ điện trong tiêu thụ trên tuyến năng lượng cuối cùng tăng lên gần 60% vào năm 2060 từ mức 23% như hiện nay với các lĩnh vực như tòa nhà (dân cư và thương mại), công nghiệp nhẹ và vận tải hành khách đường bộ phần lớn đều được điện khí hóa.
Ngoài việc điện khí hóa các lĩnh vực sử dụng cuối (công nghiệp, giao thông vận tải và xây dựng), nhu cầu về điện sẽ được thúc đẩy bởi nhu cầu hydrogen được sản xuất bằng phương pháp điện phân. Nhu cầu hydrogen tăng theo cấp số nhân khi mà bắt đầu từ những năm 2030, ước tính sẽ tăng thêm 25% nhu cầu điện vào năm 2060 và sẽ cần một hệ thống điện có quy mô gần gấp bốn lần như hiện nay. Việc điện khí hóa nhiều hơn cần phải đi đôi với việc chuyển đổi sang các nguồn sản xuất điện carbon thấp và không carbon. Trung Quốc là quốc gia dẫn đầu thế giới trong việc triển khai năng lượng tái tạo với công suất điện gió (trong đất liền và ngoài khơi) tăng 79 GW, tương đương với 60% công suất trong giai đoạn 2015-2019; công suất năng lượng mặt trời đã tăng 161 GW hoặc thấp hơn 400% một chút.
Bất chấp đại dịch COVID-19, Trung Quốc vẫn chiếm khoảng 75 GW tức 80% trong tổng công suất năng lượng tái tạo bổ sung trên toàn cầu từ năm 2019 đến 2020. Điều này phần lớn được thúc đẩy bởi một chính sách về thời hạn kết nối công suất theo hợp đồng trước đây hòa lưới điện quốc gia là vào cuối năm 2020. Tuy nhiên, hệ thống điện ngày nay của Trung Quốc vẫn chủ yếu là sản xuất từ than đá. Việc loại bỏ carbon sẽ đòi hỏi phải tăng đáng kể việc sản xuất năng lượng mặt trời và gió từ mức 10% như hiện nay lên mức 80% (2060). Trong bản phác thảo này, năng lượng mặt trời và gió sẽ vượt qua than đá để trở thành nguồn phát điện lớn nhất vào năm 2034.
Điện hạt nhân đóng một vai trò thích hợp nhưng quan trọng cũng như điện được tạo ra từ sinh khối kết hợp với thu hồi, sử dụng và lưu trữ carbon (CCUS), cung cấp nguồn phát thải âm cho phần còn lại của hệ thống năng lượng từ năm 2053. Bất kỳ nguồn điện nào được tạo ra từ nhiên liệu hóa thạch vào năm 2060 đều được trang bị CCUS, với việc sử dụng sẽ dẫn đến việc lưu trữ vĩnh viễn carbon. Để đạt được mức độ điện khí hóa sạch này sẽ đòi hỏi phải có sự thay đổi đáng kể về mặt hệ thống. Một lĩnh vực thay đổi quan trọng sẽ là mở rộng công suất đường dây truyền tải điện cao thế để kết nối các khu vực giàu năng lượng tái tạo, đặc biệt là ở phía Bắc và phía Tây đại lục với các khu vực có nhu cầu năng lượng cao ở khu vực bờ biển phía Đông.
Hiện Trung Quốc đã đầu tư vào lắp đặt đường dây truyền tải điện cao thế trong hơn một thập kỷ qua với những kế hoạch đầy tham vọng nhằm mở rộng hơn nữa mạng lưới điện có thể hòa lên lưới điện lượng điện sạch lớn hơn. Các dự án được coi như là cột mốc quan trọng trong những năm gần đây bao gồm đường dây truyền tải điện siêu cao áp xanh đầu tiên kết nối năng lượng mặt trời được tạo ra ở tỉnh Thanh Hải cung cấp cho người tiêu dùng ở tỉnh Hà Nam do Tổng Công ty lưới điện nhà nước khai trương vận hành vào năm 2019. Một dự án khác là dự án lớn đầu tiên của đất nước về mở rộng mạng lưới điện gió để thu thập sản lượng của 36 trang trại điện gió ở khu Nội Mông được đi vào vận hành trong năm 2020 và hòa vào mạng lưới đường dây điện siêu cao áp tới các tỉnh ven biển Sơn Đông và Giang Tô. Một ưu tiên quan trọng khác sẽ là tăng cường đầu tư để phát triển mạng lưới phân phối điện. Năng lực mạng lưới điện cần phải được cải thiện nhằm cân bằng các nguồn cung và cầu điện đa dạng theo thời gian thực, đồng thời có thể khai thác các công nghệ sáng tạo mới và giải pháp kỹ thuật số để xây dựng một mạng lưới điện tối ưu, đáng tin cậy và linh hoạt.
Lĩnh vực trọng tâm thứ ba là cải thiện cấu trúc thị trường điện để quản lý tình trạng gián đoạn trong hệ thống điện có năng lượng tái tạo cao. Ví dụ, cần có những khuyến khích thích hợp để đầu tư vào các nguồn phát điện linh hoạt, lưu trữ quy mô lớn cũng như cơ sở hạ tầng và hệ thống thông minh nhằm quản lý những biến động của nhu cầu. Đảm bảo sự kết nối chặt chẽ hơn giữa các thị trường điện khu vực và tỉnh, hỗ trợ lập kế hoạch và cân bằng lưới điện hiệu quả hơn cũng sẽ là điều rất quan trọng để quản lý chi phí và đảm bảo sự ổn định của nguồn cung. IEA ước tính rằng việc chuyển từ quy hoạch và cân bằng cấp tỉnh sang khu vực sẽ làm giảm nhu cầu 100 GW tài nguyên linh hoạt trong khoảng thời gian từ năm 2021 đến năm 2060. Chi phí đầu tư và lợi ích hệ thống của tính linh hoạt sẽ được thảo luận chi tiết hơn trong Phần 3.
Điểm cuối cùng là về nhu cầu khác khi quá trình điện khí hóa gia tăng sẽ đòi hỏi các công nghệ và quy trình sản xuất mới để điện khí hóa các phương tiện giao thông, công nghiệp nhẹ và các tòa nhà càng nhiều càng tốt. Để thực hiện sự thay đổi này, sẽ cần xây dựng cơ sở hạ tầng mới như mạng sạc xe điện cũng như hệ thống truyền động vận tải mới và quy trình sản xuất mới cho các ngành công nghiệp nặng như sắt thép.
Thương mại hóa nhiên liệu carbon thấp ví như hydrogen, nhiên liệu sinh học
Trong phân tích này có khoảng 60% năng lượng tiêu thụ sẽ được điện khí hóa vào năm 2060. Đối với 40% năng lượng tiêu thụ còn lại trong các lĩnh vực khó điện khí hóa hơn thì sẽ cần đến các phân tử carbon thấp.
Các lĩnh vực như vận tải đường bộ hạng nặng, vận tải biển và hàng không cũng như các ngành công nghiệp nặng như thép và hóa chất, đều cần nhiên liệu một cách di động, mật độ cao. Tất cả những lĩnh vực này hiện đang phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và sẽ phải chuyển dịch sang các nguồn năng lượng carbon thấp hơn trong tương lai. Đặc biệt, các phân tử hydrogen sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng trong các lĩnh vực rất khó điện khí hóa này.
Trong bản phác thảo này, hydrogen đã tăng từ mức không đáng kể hiện nay lên hơn 17 EJ (đơn vị tính Exajoules = 1018 J) mỗi năm vào năm 2060. Con số này tương đương với 580 triệu tấn than đá hay 16% mức tiêu thụ năng lượng cuối cùng. Hydrogen sẽ được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp nặng, máy móc nông nghiệp, vận tải đường bộ hạng nặng, hàng không và vận chuyển đường ngắn, và hơn 85% trong số đó sẽ là hydrogen xanh được sản xuất thông qua quá trình điện phân chạy bằng điện hạt nhân và tái tạo. Mặc dù có một số hydrogen được sản xuất từ than đá và khí đốt vào năm 2060 nhưng ở mức tương đối hạn chế và được trang bị CCUS.
Quy mô triển khai trên sẽ hoàn thành vào năm 2060 có nghĩa là cần phải đầu tư đáng kể để thương mại hóa hydro xanh trong hai thập kỷ tới. Chi phí khai thác năng lượng mặt trời và gió đã sụt giảm trong vòng 10 năm qua và sẽ tiếp tục giảm, điều đó sẽ thúc đẩy khả năng thương mại hóa hydrogen. Đồng thời, việc sử dụng hydrogen ngày càng tăng sẽ đòi hỏi phải đầu tư vào cơ sở hạ tầng sản xuất, phân phối và lưu trữ. Tất cả những khoản đầu tư này cần phải diễn ra ngay đồng thời: các dự án thương mại hóa, đầu tư ban đầu vào các nhà máy sản xuất hydrogen và các dự án thí điểm sử dụng hydrogen trong các lĩnh vực sử dụng cuối cùng như vận tải đường bộ, vận tải biển và sản xuất sắt thép.
Nhận thức được tầm quan trọng của hydrogen vừa là nguồn năng lượng carbon thấp vừa là một ngành giúp tăng trưởng toàn cầu, Kế hoạch 5 năm lần thứ 14 của Trung Quốc (2021-2025) đã coi hydrogen là một trong sáu ngành công nghiệp của tương lai. Liên minh hydrogen Trung Quốc là một tập đoàn công nghiệp được chính phủ hỗ trợ, dự báo rằng hydrogen sẽ chiếm ít nhất 5% toàn hệ thống năng lượng vào năm 2030, điều này phù hợp với phân tích trong bản phác thảo kịch bản này.
Nhiên liệu sinh học tiên tiến sẽ là chìa khóa cho các lĩnh vực đòi hỏi nhiên liệu lỏng có mật độ cao hơn, chẳng hạn như hàng không đường dài và công nghiệp hóa chất đại diện cho một trong số ít các lựa chọn thay thế có thể dự báo được lượng carbon thấp hơn dùng cho nhiên liệu lỏng trong ngắn hạn và trung hạn.
Theo bản phác thảo của hãng Shell, nhiên liệu sinh học tăng từ mức tương đối khiêm tốn như hiện nay lên gần 5 EJ vào năm 2040 (Hình 4). Tuy nhiên, nhu cầu nhiên liệu sinh học sẽ đạt đỉnh vào năm 2045 và sau đó giảm do hai yếu tố: điện khí hóa tăng làm giảm nhu cầu pha trộn nhiên liệu sinh học với nhiên liệu hóa thạch lỏng trong vận tải hành khách đường bộ và tăng cường sử dụng hydrogen trong vận tải đường bộ và đường sắt hạng nặng. Đến năm 2060, nhu cầu nhiên liệu sinh học sẽ giảm xuống dưới 3 EJ mỗi năm song ngày càng được đáp ứng bởi nhiên liệu sinh học tiên tiến, giúp giảm thiểu tác động đến sản xuất lương thực cũng như đến môi trường một cách rộng hơn. Đồng thời, nhiên liệu sinh học sẽ cần phải được phân loại cao và được ưu tiên để đáp ứng nhu cầu cụ thể của những lĩnh vực gặp khó trong việc giảm thiểu tác động nhất ví như hàng không và công nghiệp hóa chất.
Bắt đầu từ thập kỷ này, các chính sách khuyến khích sản xuất nhiên liệu sinh học tiên tiến và giảm chi phí sản xuất để có thể sử dụng được về mặt thương mại trong các lĩnh vực như hàng không là điều rất quan trọng. Hiện nay, nhiên liệu sinh học ở Trung Quốc chủ yếu bao gồm ethanol được sản xuất từ nguyên liệu tinh bột thông thường và được sử dụng trong công nghiệp và vận tải đường bộ. Trước đó, Trung Quốc đã đặt mục tiêu (9/2017) đáp ứng nguồn cung xăng dầu chứa 10% ethanol từ năm 2020 trở đi song mục tiêu này đã bị đình chỉ kể từ đó do lo ngại về tác động tiêu cực tiềm tàng đối với chuỗi cung ứng thực phẩm. Đây là cơ hội để Trung Quốc tái tập trung chính sách nhiên liệu sinh học nhằm thúc đẩy nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai và nhiên liệu sinh học tiên tiến có tác động ít hơn đến chuỗi cung ứng thực phẩm và phát triển bền vững hơn với môi trường.
Chính phủ trung ương sẽ cần khuyến khích các nhà sản xuất, bao gồm cả những người ở vùng đất còn khó khăn, chuyển đổi sang nhiên liệu sinh học một cách bền vững, đồng thời thúc đẩy các chính sách tạo ra thị trường và ưu tiên nhu cầu trong những lĩnh vực khó cắt giảm khí phát thải nhất ví dụ như ngành hàng không đòi hỏi loại nhiên liệu sinh học chất lượng cao hơn loại dùng trong vận tải đường bộ. Các chính sách thúc đẩy đầu tư vào thương mại hóa nhiên liệu sinh học tiên tiến-cao cấp và giảm thiểu chi phí đầu tư sẽ rất quan trọng để hỗ trợ nhu cầu năng lượng của ngành nhiên liệu sinh học đối với nhiên liệu hàng không một cách bền vững.
Tuấn Hùng/nangluongquocte.petrotimes.vn
Shell
Nguồn: https://nangluongquocte.petrotimes.vn/ky-ii-nganh-nang-luong-dat-muc-phat-thai-co2-rong-bang-0-nam-2060-704328.html