Năng lượng, môi trường: triển vọng và thách thức đến năm 2050

Viễn cảnh cung và cầu năng lượng toàn cầu đến năm 2050

1. Nhu cầu:

Trong kịch bản thông thường (hay còn gọi là Kịch bản tham chiếu - Reference Scenario) giả định rằng các chính sách về năng lượng, môi trường, kinh tế... theo các xu hướng trong quá khứ, theo đó từ năm 2015 đến năm 2050: Dân số thế giới sẽ tăng từ 7.336 triệu người lên 9.710 triệu người (tăng 1,32 lần); Quy mô nền kinh tế thế giới tăng từ 75.059 tỷ USD lên 191.400 tỷ USD (tăng 2,55 lần) và giá các loại năng lượng trên thị trường thế giới (theo giá USD năm 2016) như sau:

Tiêu thụ năng lượng sơ cấp: của toàn thế giới tăng từ 13.647 triệu toe lên 19.789 triệu toe (tăng 1,45 lần). Lượng năng lượng cần thiết để tạo ra một đơn vị tổng sản phẩm quốc nội (GDP) sẽ giảm với tốc độ hàng năm là 1,6% do cải thiện hiệu suất sử dụng năng lượng và đến năm 2050 sẽ chỉ bằng một nửa mức năm 2015. Tuy vậy, tổng tiêu thụ năng lượng sơ cấp vẫn tiếp tục tăng do quy mô nền kinh tế phát triển, điều đó thể hiện sự khác biệt đáng kể trong tốc độ tăng trưởng kinh tế và tiêu thụ năng lượng. Mặc dù vậy, lượng tiêu thụ năng lượng sơ cấp đến năm 2050 sẽ tăng thêm là 6.142 triệu TOE, với mức tăng hàng năm tương đương với mức tiêu dùng năng lượng sơ cấp của Vương Quốc Anh.

Mối quan hệ giữa tăng trưởng kinh tế và tiêu thụ năng lượng không giống nhau ở mọi nơi trên thế giới. Chẳng hạn, các nước thành viên của Tổ chức Hợp tác và Phát triển kinh tế (OECD) mặc dù có sự tăng trưởng kinh tế, song mức tiêu thụ năng lượng sơ cấp đến năm 2050 sẽ ít hơn so với năm 2015, giảm từ 5.236 triệu toe xuống còn 5.032 triệu TOE.

Nói cách khác, sự gia tăng tiêu thụ năng lượng trong tương lai sẽ xảy ra bên ngoài các nước OECD. Trong số các nước ngoài OECD, mức tăng đáng kể tiếp tục diễn ra ở châu Á gồm Ấn Độ, Trung Quốc và Hiệp hội các Quốc gia Đông Nam Á (ASEAN), và tại Trung Đông, Bắc Phi và Tiểu vùng Sahara châu Phi cũng sẽ tăng tiêu thụ năng lượng chủ yếu do tăng dân số nhanh và tăng trưởng kinh tế. Mức tiêu thụ năng lượng tại các nước ngoài OECD đã vượt mức các nước OECD vào năm 2005, hiện chiếm tới 59% tổng mức tiêu thụ năng lượng trên thế giới và sẽ đạt 71% vào năm 2050.

Nói cách khác, nếu các nước ngoài OECD, bao gồm châu Á làm chậm sự gia tăng tiêu thụ năng lượng bằng sự kiểm soát, hoặc điều chỉnh hữu hiệu hơn tình hình kinh tế - xã hội của họ thì hình ảnh cung cầu năng lượng toàn cầu thời gian tới có thể sẽ khác hẳn.

Mặc dù có sự kỳ vọng lớn từ nguồn năng lượng phi hóa thạch, song nguồn nhiên liệu hóa thạch sẽ vẫn giữ vai trò chính trong việc đáp ứng hầu hết nhu cầu khổng lồ mới về năng lượng. Trong giai đoạn dự báo, cứ mỗi TOE năng lượng phi hóa thạch tăng thêm, nhiên liệu hóa thạch sẽ tăng thêm 2,7 TOE, tức gấp 2,7 lần. Tổng số nhiên liệu phi hoá thạch vẫn chưa đạt được bằng tổng lượng than, loại nhiên liệu hoá thạch ít nhất trong số các nhiên liệu hóa thạch vào năm 2050. Mặc dù năng lượng phi hóa thạch đang tăng từ mức 19% hiện nay, nhưng đến giữa thế kỷ này, cũng chỉ đạt tỷ trọng 21% tổng nhu cầu năng lượng sơ cấp.

Dầu: vẫn là nguồn năng lượng sơ cấp lớn nhất, thậm chí đến tận năm 2050 đạt 5.849 triệu TOE, chiếm tới 30% nhu cầu năng lượng sơ cấp toàn cầu. Tiêu thụ dầu đạt đỉnh ở các nước OECD từ 10 năm trước, và tiếp tục giảm với tốc độ hàng năm 0,7%. Mức tiêu thụ dầu toàn cầu tăng từ 90 triệu thùng/ngày lên 122 triệu thùng/ngày nhờ sự tiêu thụ mạnh mẽ ở các nước ngoài OECD và các bunker quốc tế (international bunkers). Trung Quốc sẽ trở thành nước tiêu thụ dầu lớn nhất thế giới, vượt Hoa Kỳ trong khoảng 10 năm tới. Tiêu thụ dầu của Trung Quốc sẽ đạt đỉnh vào giữa những năm 2040 và giảm sau đó. Ấn Độ sẽ trở thành nước tiêu thụ dầu lớn thứ hai trước năm 2050, thay thế Hoa Kỳ. Ấn Độ, nước sẽ có số dân đông nhất vào năm 2022, dự kiến ​​sẽ trở thành nước tiêu dùng dầu lớn nhất vượt Trung Quốc vào giữa những năm 2050.

Khí tự nhiên: Có sự gia tăng nhanh hơn bất kỳ nguồn năng lượng nào khác và vượt qua than trở thành nguồn năng lượng lớn thứ hai vào năm 2040, đạt 5.194 triệu TOE, chiếm hơn 26,2% nhu cầu năng lượng sơ cấp toàn cầu. Sản xuất điện và các tiêu dùng khí khác góp phần tăng hơn 1.000 triệu TOE. Trong số 42 quốc gia và khu vực, khối nước, nhóm nước được liệt kê trong IEEJ Outlook, chỉ có bốn quốc gia: Nhật Bản, Anh, Ý và Đức sẽ tiêu thụ khí tự nhiên vào năm 2050 ít hơn mức hiện nay.

Khí tự nhiên, loại nhiên liệu hóa thạch mới nhất, sẽ vượt qua dầu mỏ và trở thành nguồn năng lượng lớn nhất tại Hoa Kỳ vào khoảng năm 2030 và tại Liên minh châu Âu (EU) vào năm 2040. Khí tự nhiên là nguồn năng lượng chiếm ưu thế hiện nay ở 10 khu vực (chiếm 13% tổng năng lượng toàn cầu) và tại 21 khu vực vào năm 2050 (chiếm 36% tổng năng lượng toàn cầu).

Than đá: Đã tăng lên đáng kể để đáp ứng một nửa mức tiêu thụ năng lượng tăng lên của thế giới trong 10 năm đầu của thế kỷ này. Song, xu thế đó đã chậm lại đáng kể và sẽ tiếp tục trong tương lai. Tiêu thụ than toàn cầu sẽ tăng từ 3.836 triệu TOE năm 2015 lên 4.531 triệu TOE vào năm 2050. Tuy nhiên, có sự diễn biến khác nhau đáng kể giữa các khu vực. OECD tiếp tục giảm tiêu thụ than và Trung Quốc - nước tăng gấp ba lần tiêu thụ than từ năm 2000 đến năm 2015 (tăng từ 665 lên 1.982 TOE), sẽ tiếp tục tăng nhẹ đến năm 2040 (đạt 2.109 triệu TOE), sau đó giảm nhẹ, đến năm 2050 còn 1.935 triệu TOE. Ấn Độ và ASEAN là các nước cung cấp phần lớn nhu cầu năng lượng từ than, tiêu thụ than từ năm 2015 đến 2050 của Ấn Độ sẽ tăng từ 379 lên 1.143 triệu TOE (gấp hơn 3 lần) và của ASEAN tăng từ 114 lên 398 triệu TOE (gấp gần 3,5 lần). Khi than vẫn tiếp tục là nguồn năng lượng không thể thay thế, cho nên đòi hỏi phải phát triển công nghệ sạch và hiệu suất cao để sử dụng chúng.

Năng lượng hạt nhân: Sẽ tăng từ mức 671 triệu TOE năm 2015 lên 1.055 triệu TOE năm 2050, tăng 384 triệu TOE, bằng 57,2%.

Năng lượng tái tạo: Từ năm 2015 đến 2050 năng lượng sinh khối, vv... tăng từ 1.323 triệu TOE lên 1.790 triệu TOE, tăng 35,3%; thủy điện tăng từ 400 triệu TOE lên 500 triệu TOE, tăng 25%; các dạng năng lượng tái tạo khác tăng từ 200 triệu TOE lên 865 triệu TOE, tăng gấp 4,2 lần.

Tiêu thụ năng lượng cuối cùng: Là mức tiêu thụ thực tế của người sử dụng cuối cùng, có sự gia tăng trong tất cả các lĩnh vực (các tòa nhà, vận tải, công nghiệp, lĩnh vực phi năng lượng, vv...) sẽ đạt 13.675 triệu TOE vào năm 2050, tăng 46% so với năm 2015. Cũng giống như tiêu dùng năng lượng sơ cấp, sự gia tăng này là do sự tiêu dùng tăng lên ở các nước ngoài OECD và các bunker quốc tế (international bunkers).

Tiêu thụ điện năng: Sẽ tăng từ 20,2 PWh năm 2015 lên 38,6 PWh năm 2050, tăng 91,1%. Tỷ lệ điện năng trong tiêu thụ năng lượng cuối cùng sẽ tăng từ 19% năm 2015 lên 24% vào năm 2050. Mức tăng tiêu thụ điện năng chủ yếu là từ các nước ngoài OECD có mức thu nhập trung bình cao. Vì các nước ngoài OECD có thu nhập thấp và trung bình thấp tăng mức tiêu thụ điện năng lên gấp 4 lần (từ 2,4 PWh lên 10,3 PWh), nên tổng nhu cầu điện năng của các nước ngoài OECD tăng lên 15,7 PWh, cao hơn mức tiêu thụ điện năng của các nước OECD hiện tại và năm 2050 tương ứng ​​là 9,3 PWh và 12,1 PWh (chỉ tăng 30,1%).

Việc cung cấp (sản xuất) điện năng của thế giới cũng đang gia tăng để đáp ứng tốc độ tăng trưởng nhanh chóng trong tiêu dùng. Năng lượng sử dụng cho sản xuất điện là 34% tổng tiêu thụ năng lượng sơ cấp vào năm 2000; tỷ lệ này sẽ tăng lên 41% vào năm 2050. Trong đó, tại các nước OECD (nơi có mức độ điện khí hóa cao hơn) sẽ là 44%.

2. Cung cấp:

Dầu mỏ: Do nhu cầu về sản phẩm dầu tăng cao, nguồn cung dầu toàn thế giới tăng cao từ 85,2 triệu thùng/ngày năm 2015 lên 112,1 triệu thùng/ngày, tăng 26,9 triệu thùng/ngày. Trong đó, OPEC Trung Đông tăng 13,2 triệu thùng/ngày, OPEC khác tăng 3,7 triệu thùng/ngày, Bắc Mỹ tăng 4,8 triệu thùng/ngày, Mỹ La tinh 5,2 triệu thùng/ngày, Liên Xô cũ 1,2 triêu thùng/ngày. Tổng cộng trên 80% sản lượng dầu tăng thêm vào năm 2050 sẽ đến từ OPEC Trung Đông, Bắc Mỹ và Mỹ Latinh.

Tại Bắc Mỹ, các khoản đầu tư vào các lĩnh vực thăm dò và phát triển sẽ được cải thiện nhờ sự phục hồi của giá dầu lên mức $ 95/thùng và $ 125/thùng (theo giá USD năm 2016) tương ứng vào năm 2030 và năm 2050. Dầu phi tiêu chuẩn, chẳng hạn như dầu đá phiến sét và cát dầu, sẽ giữ vai trò chủ đạo việc tăng sản lượng. Sản lượng ở Mỹ La tinh, chủ yếu là do sự phát triển muối mỏ (pre- salt development) của Braxin, cũng sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc tăng nguồn cung của các nước ngoài OPEC. Tuy nhiên, tỉ trọng sản lượng của các nước ngoài OPEC sẽ giảm dần từ 58% năm 2015 xuống còn 53% vào năm 2050, do sự sụt giảm sản xuất ở châu Á và đạt đỉnh của châu Âu và Eurasia vào khoảng năm 2030.

Mặc dù nhu cầu về dầu mỏ ngày càng tăng, nguồn cung cho đến giữa thế kỷ này có thể được đáp ứng từ trữ lượng đã được xác minh, đây là các nguồn trữ lượng được phát hiện theo công nghệ và trong nền kinh tế hiện tại.

Như vậy, khả năng nguồn cung cấp vẫn được duy trì do sự cạn kiệt sớm tài nguyên là nhỏ vì các tiến bộ công nghệ sẽ dẫn đến việc phát hiện các nguồn trữ lượng mới và các nguồn tài nguyên chưa xác định. Mối quan tâm chủ yếu là làm sao tránh được những rủi ro quá mức, chẳng hạn như sự biến động của giá dầu và các ràng buộc về môi trường sẽ cản trở việc đầu tư phát triển đảm bảo cung cấp đầy đủ.

Thương mại dầu thô giữa các khu vực nhập khẩu (Bắc Mỹ, OECD châu Âu, Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan, Trung Quốc, ASEAN, Nam Á) và xuất khẩu (Trung Đông, châu Phi, các nước ngoài OECD châu Âu/Trung Á, Mỹ La tinh, Bắc Mỹ) sẽ tăng lên 43 triệu thùng/ngày trong năm 2030. OECD sẽ giảm nhập khẩu do nhu cầu giảm và sản xuất tăng ở Bắc Mỹ, nhưng nhập khẩu ở các nền kinh tế mới nổi của châu Á sẽ làm tăng khối lượng thương mại tổng thể.

Tại châu Á, mặc dù đa dạng hóa, nhưng nguồn cung dầu từ Trung Đông và châu Phi chiếm tới 80% vào năm 2030. Nhập khẩu của Bắc Mỹ từ Mỹ La tinh và Trung Đông sẽ vẫn còn, nhưng sụt giảm đáng kể. Các nước ngoài OECD châu Âu/Trung Á, châu Phi, và Trung Đông sẽ cạnh tranh ở châu Âu do nhập khẩu khu vực này giảm. Các nước ngoài OECD châu Âu/Trung Á và Trung Đông sẽ tăng cường xuất khẩu sang châu Á, nơi nhu cầu tăng, làm sâu sắc thêm sự phụ thuộc lẫn nhau vào thương mại dầu thô giữa Trung Đông và châu Á.

Khí tự nhiên: Khối lượng sản xuất khí tự nhiên trên thế giới tăng từ 2.843 tỷ m3 năm 2015 lên 5.255 tỷ m3 năm 2050, tăng 80%. Sự gia tăng sản xuất lớn nhất đến từ Trung Đông là 589 tỷ m3. Iran, nước có trữ lượng khí tự nhiên xác minh lớn nhất trên thế giới, sẽ tiếp tục duy trì vị trí là nhà sản xuất lớn nhất trong khu vực đáp ứng nhu cầu cho nguyên liệu hóa dầu và khí theo đường ống dẫn tới các nước láng giềng sau năm 2030. Hoa Kỳ sẽ tiếp tục tăng sản lượng nhờ sử dụng những thành tựu về sự phát triển đã tích lũy được và sẽ mở rộng xuất khẩu khí tự nhiên hoá lỏng (LNG) từ Vùng Vịnh. Khối các nước Liên Xô cũ tiếp theo sau hai khu vực này. Ở Nga, vùng Đông Siberia và Sakhalin sẽ góp phần làm tăng sản lượng sau năm 2030, nhờ sự bổ sung bán đảo Yamal, hiện đang trong giai đoạn phát triển.

Lượng khí tự nhiên thương mại giữa các khu vực xuất khẩu và nhập khẩu của thế giới vào năm 2016 là 544 tỷ m3. Phần lớn là thương mại đường ống, đặc biệt là từ Nga đến châu Âu. Thương mại sẽ tiếp tục mở rộng đến 825 tỷ m3 vào năm 2030, tăng nhập khẩu LNG ở châu Á và xuất khẩu của Bắc Mỹ. Châu Đại Dương và Bắc Mỹ là những khu vực xuất khẩu lớn nhất, trong đó nhiều dự án LNG dự kiến bắt đầu đi vào hoạt động từ năm 2020 đến năm 2025. Mặt khác, nước nhập khẩu lớn nhất là Trung Quốc, nhập khẩu 108 tỷ m3 bằng đường ống và tàu (LNG) từ Nga và Trung Á.

Nhu cầu LNG tăng nhanh hơn so với thị trường khí đốt tự nhiên do sự mở rộng về lượng và khu vực sử dụng khí tự nhiên. Sự cân bằng về cung cầu hiện tại đã được nới lỏng. Tuy nhiên, vào giữa thập niên 2020, sẽ đạt sự cân bằng mới ở mức khoảng 400 triệu tấn, nếu khả năng cung cấp bổ sung được giới hạn trong các dự án đang được xây dựng hoặc đã được quyết định đầu tư. Mặt khác, khoảng 370 triệu tấn của các dự án hiện đang được quy hoạch, và sẽ không có sự thiếu hụt nguồn cung nếu (một phần) các dự án này được xây dựng. Điều quan trọng là phải tạo một môi trường thuận lợi để thu hút đầu tư đầy đủ.

Than đá: Sản lượng than sẽ tăng từ 7.727 triệu tấn năm 2015 lên 9.283 triệu tấn vào năm 2050, với nhu cầu ngày càng tăng ở các nước ngoài OECD, chủ yếu ở châu Á và các nước khác như Mỹ La tinh và châu Phi. Than nồi hơi (than nhiệt) tăng từ 5.835 triệu tấn năm 2015 lên 7.710 triệu tấn năm 2050, bằng 1,32 lần, để đáp ứng phần lớn nhu cầu gia tăng cho sản xuất điện. Than cốc (coke) giảm từ 1.081 triệu tấn năm 2015 xuống 1.004 triệu tấn vào năm 2050 do sản xuất thép thô giảm và than nâu giảm từ 811 triệu tấn năm 2015 xuống còn 570 triệu tấn vào năm 2050 do nhu cầu về loại than này trong sản xuất điện giảm.

Điện năng: Mặc dù năng lượng tái tạo đang thu hút sự chú ý của ngành sản xuất điện, nhưng nhiệt điện sẽ vẫn chiếm ưu thế trong lĩnh vực phát điện. Tuy nhiên, chỉ có khí đốt tự nhiên có hiệu suất cao, với lượng khí thải CO2 thấp và lượng phát thải thấp tuyệt vời sẽ làm tăng tỷ trọng của nó trong sản xuất nhiệt điện từ 18% hiện nay lên 29% năm 2050. Than vẫn tiếp tục là nguồn năng lượng lớn nhất, mặc dù tỷ trọng của nó sẽ giảm 8% từ 39% xuống còn 31%, do sự suy giảm của châu Âu và Mỹ.

Việc sản xuất điện hạt nhân tăng từ 2.571 TWh năm 2015 lên 4.047 TWh vào năm 2050. Tuy nhiên, tốc độ sản xuất điện hạt nhân không tăng nhanh như tổng sản lượng điện, và tỉ trọng của nó sẽ giảm 2%. Công suất điện hạt nhân sẽ giảm ở 9 nước và khu vực, bao gồm cả Nhật Bản và Đức, tại đó sẽ dừng điện hạt nhân trong thập niên những năm 2020. Mặt khác, 12 quốc gia sẽ đưa vào các nhà máy mới và 20 quốc gia sẽ tăng công suất điện hạt nhân. Công suất điện hạt nhân toàn cầu sẽ tăng từ 406 GW năm 2016 lên 577 GW vào năm 2050.

Điện năng sản xuất từ năng lượng gió và năng lượng mặt trời (Solar Photovoltaic - PV - Pin mặt trời) tăng gấp 2,5 lần từ 1.111 TWh năm 2015 lên 2.778 TWh vào năm 2030, và sẽ tăng gấp đôi lên 5,637 TWh trong hai thập kỷ tiếp theo. Nó sẽ chiếm 13% tổng sản lượng điện sản xuất vào năm 2050. Công suất cần thiết cho sản xuất mức sản lượng điện này là 1.865 GW điện gió (gấp 4,5 lần công suất hiện tại) và 1.519 GW điện mặt trời PV (gấp 6,8 lần công suất hiện tại), chiếm 27% tổng công suất nguồn điện 12.547 GW - tỷ lệ đó hơn gấp đôi tỷ lệ của sản lượng điện từ 2 nguồn này trên tổng sản lượng điện sản xuất.

Các khu vực chính triển khai điện gió và điện mặt trời PV hiện nay là Trung Quốc, châu Âu và Hoa Kỳ, nhưng Ấn Độ sẽ tham gia trong tương lai. Cụ thể là từ 2015 đến 2050 tổng công suất điện gió và PV của Trung Quốc sẽ tăng từ 173 GW lên 1.135 GW (tương ứng tỉ trọng điện sản xuất từ 2 nguồn này trong tổng sản lượng điện sản xuất sẽ tăng từ 4% lên 14%); tương ứng của EU tăng từ 241 lên 649 GW (tỷ trọng tăng từ 13% lên 28%); của Ấn Độ tăng từ 30 lên 439 GW (tỷ trọng tăng từ 4% lên 10%); của Mỹ tăng từ 94 lên 395 GW (tỷ trọng tăng từ 5% lên 16%); của Nhật Bản tăng từ 36 lên 106 GW (tỷ trọng tăng từ 4% lên 11%). Việc phát triển sẽ mở rộng tại các khu vực mà ở đó có chi phí sản xuất điện giảm. Việc giảm chi phí do nhiều yếu tố, chẳng hạn như giá hệ thống thấp và chi phí xây dựng thấp, điều kiện bức xạ mặt trời, điều kiện gió, thu hồi đất thuận lợi và các rào cản liên quan đến đánh giá môi trường thấp. Sự nỗ lực giải quyết các vấn đề để mở rộng nguồn điện từ các nguồn năng lượng này cần tập trung ở những nước có giá hệ thống và chi phí xây dựng cao.

Nguồn: Cơ Quan Của Hiệp Hội Năng Lượng Việt Nam