Kỳ V: Hệ thống năng lượng của Trung Quốc năm 2060

Phân tích này đặt ra một lộ trình duy nhất để đạt được lượng khí phát thải ròng bằng 0 từ năng lượng trong bốn thập kỷ tới dựa trên: (1) điện khí hóa sâu của nền kinh tế và tiềm năng kinh tế và kỹ thuật của các công nghệ và nhiên liệu phát thải carbon thấp; (2) hiện thực hóa toàn bộ tiềm năng từ hiệu quả sử dụng năng lượng và các lựa chọn kinh doanh và tiêu dùng ít carbon; (3) sử dụng phương pháp loại bỏ carbon để giảm lượng khí thải ở nơi khó làm và tốn kém nhất. Mặc dù có thể có những thay đổi trong lộ trình này nhưng việc đạt được mức trung hòa carbon vào năm 2060 sẽ đòi hỏi phải có hành động trên cả ba lĩnh vực trên.

Những ưu tiên về mặt xã hội và chính sách sẽ quyết định sự cân bằng nỗ lực tương đối giữa ba lĩnh vực trên. Để đạt được mức trung hòa carbon thì cần phải có những cải cách sâu sắc để chuyển đổi căn bản hệ thống năng lượng của quốc gia cả ở cấp độ toàn nền kinh tế và cấp ngành.

Tầm quan trọng của nền kinh tế

Cơ cấu năng lượng của Trung Quốc cần thay đổi từ nguồn năng lượng chủ yếu là hóa thạch (chiếm tới 88% năng lượng sơ cấp) sang năng lượng chủ yếu là năng lượng carbon thấp và không carbon chiếm 80% năng lượng sơ cấp có nguồn gốc từ mặt trời, gió, năng lượng sinh học và hạt nhân cho đến năm 2060. Không giống như các nền kinh tế phát triển như Hoa Kỳ và EU, quá trình chuyển đổi năng lượng của Trung Quốc cần diễn ra trong bối cảnh nền kinh tế vẫn đang phát triển và nhu cầu năng lượng ngày càng tăng. Trong thập kỷ này, đất nước có thể sẽ đạt được những thành tựu đáng kể về hiệu quả sử dụng năng lượng. Khi nền kinh tế tăng trưởng, điều này sẽ cho phép gia tăng nhu cầu năng lượng ở mức vừa phải trong những năm 2030. Từ năm 2040, nhu cầu năng lượng vẫn tăng trưởng vừa phải, được củng cố bởi nhu cầu rộng rãi về nhiên liệu carbon thấp và không có carbon như hydro xanh.

Những thay đổi trong cách sản xuất năng lượng tương ứng với sự thay đổi trong cách tiêu thụ năng lượng đi đôi với việc điện khí hóa ở quy mô lớn cho các lĩnh vực sử dụng cuối như tòa nhà, vận tải đường bộ và công nghiệp nhẹ, điều này, cùng với những cải tiến hiệu quả sử dụng năng lượng từ phía cung và phía cầu khác, dẫn đến mức tiêu thụ năng lượng cuối cùng thấp hơn 39% so với mức tiêu thụ thông thường. Riêng các lĩnh vực khó điện khí hóa thì tiếp tục phụ thuộc vào phân tử tuy các phân tử này chuyển từ khí tự nhiên sang các loại khí như hydrogen, từ dầu sang nhiên liệu sinh học lỏng bền vững và từ than đá sang sinh khối bền vững.

Trong bản phác thảo này, Trung Quốc sẽ đạt được mức phát khí thải ròng bằng 0 trong hệ thống năng lượng của mình vào năm 2060 với tất cả các lĩnh vực đạt mức phát thải CO₂ gần mức bằng 0 nhất một cách có thể. Lượng khí thải CO₂ liên quan đến năng lượng giảm từ khoảng 10 Gt hiện nay xuống còn khoảng 2 Gt vào năm 2050 và đạt mức bằng 0 vào năm 2060; sự kết hợp giữa công nghệ carbon thấp và nguồn nhiên liệu; hành vi tiết kiệm năng lượng và lựa chọn carbon thấp; và loại bỏ carbon thông qua CCUS trong các lĩnh vực khó giảm thiểu nhất, điều này bao gồm năng lượng sinh học thu hồi và lưu trữ carbon (BECCS) trong năng lượng và công nghiệp để tạo ra lượng khí thải âm.

Nhiên liệu hóa thạch

Vai trò của nhiên liệu hóa thạch trong tổng năng lượng sơ cấp giảm đáng kể trong hệ thống năng lượng của đất nước, đặc biệt là sau năm 2030. Phân tích này giả định rằng nhu cầu than đá của Trung Quốc đã đạt đỉnh và bắt đầu suy giảm đáng kể từ giữa những năm 2020 (Hình 11); khí đốt tự nhiên ở mức ổn định trong những năm 2030 và 2040, sau đó bắt đầu đà giảm dần; dầu mỏ đạt đỉnh vào những năm 2020, sau đó suy giảm dần do điện khí hóa các phương tiện vận tải hành khách và đường bộ hạng nhẹ. Một số nhiên liệu hóa thạch vẫn còn nằm trong cơ cấu năng lượng vào năm 2060 với yêu cầu CCUS và lượng phát thải âm từ BECCS.

Quan điểm ngành

Như đã phân tích, việc chuyển đổi hệ thống năng lượng của đất nước đòi hỏi phải thay đổi cả lĩnh vực cung cấp năng lượng và lĩnh vực sử dụng năng lượng cuối cùng, đặc biệt là các phân khúc vận tải và công nghiệp là những lĩnh vực rất khó giảm bớt khí thải. Ngày nay, ngành công nghiệp chiếm 24% tổng lượng khí thải CO₂ liên quan đến năng lượng quốc gia, trong khi giao thông vận tải thì chiếm 11%. Các ngành công nghiệp nhẹ tương đối dễ điện khí hóa, nhưng các ngành công nghiệp nặng đòi hỏi nhiên liệu đậm đặc năng lượng cung cấp tải nhiệt cao. Những thách thức ngày càng lớn do quy mô của các ngành công nghiệp nặng khó điện khí hóa của Trung Quốc, trong đó có nhiều ngành dẫn đầu thế giới. Ví dụ, Trung Quốc hiện sản xuất gần 60% lượng xi măng và thép thô của thế giới cũng như 30% các loại hóa chất công nghiệp quan trọng. Ngành công nghiệp hóa chất của nước này không chỉ lớn nhất thế giới mà còn là ngành công nghiệp lớn nhất Trung Quốc xét về giá trị gia tăng kinh tế.

Bản phác thảo này còn dự báo mức tiêu thụ năng lượng cuối cùng của ngành công nghiệp nặng sẽ giảm đáng kể tới 40% từ nay đến năm 2060, điều này là do sự chuyển dịch cơ cấu đang diễn ra trong nền kinh tế Trung Quốc theo hướng dịch vụ và sản xuất có giá trị cao cũng như những cải thiện dự kiến về hiệu quả năng lượng công nghiệp (Hình 12). Điều đó cho thấy, ngành công nghiệp nặng vẫn sẽ là nguồn cung cấp và tiêu thụ năng lượng đáng kể. Vì vậy, các ngành công nghiệp như sắt thép, xi măng và hóa chất sẽ cần ưu tiên thay thế than đá bằng hydrogen carbon thấp và năng lượng sinh học làm nguồn năng lượng chính. Điều này sẽ đòi hỏi những khoản đầu tư đáng kể bắt đầu từ thập kỷ này để phát triển và thương mại hóa các quy trình sản xuất mới dựa trên năng lượng carbon thấp, chẳng hạn như sắt thép được sản xuất bằng hydrogen xanh và hóa chất được sản xuất bằng năng lượng sinh học cũng như để phát triển năng lực công nghiệp nặng với CCUS để duy trì hoạt động của các cơ sở tương đối non trẻ này đồng thời giảm lượng khí thải. Trong lĩnh vực giao thông, vận tải đường bộ hạng nhẹ và đường sắt là lĩnh vực tương đối dễ điện khí hóa.

Tuy nhiên, các giải pháp loại bỏ carbon trong các phân khúc khác như vận tải đường bộ hạng nặng, vận chuyển đường dài và hàng không đường dài sẽ có chi phí đắt đỏ hơn, đặc biệt là các giải pháp này cũng khó tiến được xa hơn trong việc thương mại hóa. Trong bản phác thảo này, tất cả doanh số bán xe du lịch mới từ năm 2040 đều là xe điện (so với mức 5,7% vào năm 2020), trong đó xe điện chiếm 85% tổng số lượng xe chở khách và hơn 90% số km lái xe vào năm 2060 (Hình 13). Phân khúc vận tải đường bộ hạng nặng khó dễ dàng điện khí hóa hơn. Đến năm 2060, 55% km di chuyển bằng phương tiện hạng nặng ở Trung Quốc sẽ sử dụng nhiên liệu hydrogen. Khí thải từ vận tải biển và hàng không sẽ rất khó cắt giảm nhất, điều này đòi hỏi sự kết hợp giữa hydrogen và nhiên liệu sinh học.

Việc chuyển đổi hệ thống năng lượng của Trung Quốc sẽ không chỉ yêu cầu thay đổi nguồn cung cấp năng lượng mà còn chuyển đổi cả các lĩnh vực sử dụng cuối sang sử dụng năng lượng carbon thấp, chẳng hạn như thông qua hệ thống truyền động và công nghệ động cơ carbon thấp.

Trong khi xe điện chở khách dự kiến sẽ trở nên cạnh tranh về mặt chi phí trong thập kỷ này thì công nghệ dành cho các phân khúc vận tải khác lại không có tính thương mại. Hiện Trung Quốc đang nỗ lực phối hợp để phát triển công nghệ và cơ sở hạ tầng hydrogen trong vận tải đường bộ hạng nặng, đặc biệt thông qua các biện pháp khuyến khích chính quyền thành phố, địa phương. Lĩnh vực vận tải biển và hàng không nội địa của Trung Quốc cũng rất lớn và vẫn đang trên đà phát triển. Tuy nhiên, thị phần đáng kể và ngày càng tăng của ngành hàng không và vận tải toàn cầu giúp họ có vị thế dẫn đầu trong việc tiên phong giải pháp mới, vừa tạo động lực cho sự thay đổi vừa hưởng lợi từ chính những lợi thế trên.

Hiện Trung Quốc đã đạt được tiến bộ đáng kể trong việc tăng độ che phủ rừng, mức tăng gần gấp đôi diện tích kể từ những năm 1970 và 1980 lên khoảng 23% vào năm 2020. Kể từ năm 2005, trữ lượng rừng đã tăng 4,5 tỷ mét khối gỗ, thu giữ khoảng 480 triệu tấn khí thải CO₂ hàng năm trong vòng 15 năm qua. Kế hoạch 5 năm lần thứ 14 đặt mục tiêu tăng độ che phủ rừng lên diện tích 24%, tương đương 19 tỷ mét khối trữ lượng rừng vào năm 2025.

Trung Quốc cũng cam kết tăng độ che phủ của thảm thực vật đồng cỏ khi khuyến khích nông dân áp dụng các biện pháp tăng cường lưu trữ carbon trong đất có thể được coi như là một bể chứa carbon tự nhiên quan trọng khác. Tất cả những lựa chọn này có thể là một phần trong số các biện pháp của Trung Quốc nhằm đạt mức phát thải tối đa vào năm 2030 và đạt được mức trung hòa carbon vào năm 2060. Hiện đã có một dự án kinh doanh bể chứa carbon thí điểm được vận hành ở khu Nội Mông từ năm 2014, cho phép các công ty mua các bể chứa carbon để bù đắp lượng dư thừa lượng khí thải vượt quá giới hạn của họ. Với sự gia tăng của các chương trình như vậy, việc giám sát, báo cáo và xác minh sẽ càng quan trọng hơn để đảm bảo việc bù đắp có chất lượng cao nhất và các chương trình không làm suy yếu các hoạt động và đầu tư cắt giảm carbon.

Cơ hội cho các giải pháp dựa trên tự nhiên

Mặc dù phân tích của hãng Shell không nêu yêu cầu các giải pháp dựa trên tự nhiên (nature-based solutions -NBS) để hệ thống năng lượng của Trung Quốc đạt được mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2060 song các bể chứa carbon tự nhiên cung cấp một đòn bẩy bổ sung để hỗ trợ quá trình chuyển đổi. Ví dụ, rừng tự nhiên có thể cung cấp năng lượng sinh học và hoạt động như các bể chứa carbon tự nhiên. Trung Quốc ước tính có tiềm năng kỹ thuật để giảm lượng khí thải CO₂ thông qua trồng rừng lên tới 1 Gt mỗi năm vào năm 2050. Những bể hấp thụ tự nhiên này có thể giúp bù đắp lượng khí thải từ các lĩnh vực đang phát triển nhanh như hàng không, công nghiệp nặng và vận tải đường bộ khi các lĩnh vực này dịch chuyển sang mức phát thải ròng bằng 0. Trong phạm vi rừng được quản lý bền vững như một nguồn năng lượng sinh học thì sẽ cung cấp giải pháp thay thế trung hòa carbon cho nhiên liệu hóa thạch và cũng là bể chứa carbon tự nhiên nếu không được xử lý và có thể trở thành nguồn phát thải tiêu cực nếu được sử dụng cho BECCS (xem Hộp 2).

Tuấn Hùng

Shell