Than đá trong chuyển dịch năng lượng [Kỳ 1]: Hiện trạng và dự báo cung, cầu than

Than vẫn là loại năng lượng cơ bản và thiết yếu trong sản xuất thép. Cuộc khủng hoảng than đá ở Trung Quốc năm 2021 cho thấy: Các nguồn năng lượng thay thế cần phải được hoạt động tin cậy. Đề cập đến hiện trạng, dự báo cung, cầu về than trong khu vực APEC để từ đó khẳng định vai trò của than trong giai đoạn chuyển dịch năng lượng, TS. Phùng Quốc Huy - Trung tâm Nghiên cứu Năng lượng châu Á - Thái Bình Dương có chuyên đề viết riêng cho Tạp chí Năng lượng Việt Nam. Trân trọng gửi tới bạn đọc.

KỲ 1: HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT, TIÊU THỤ VÀ DỰ BÁO CUNG, CẦU VỀ THAN

Tóm tắt:

Diễn đàn Hợp tác Kinh tế châu Á - Thái Bình Dương (APEC) bao gồm 21 nền kinh tế thành viên, là nơi sinh sống của gần 3 tỷ người và chiếm 60% GDP toàn cầu. Các nền kinh tế APEC có thế mạnh về nguồn cung cấp năng lượng sơ cấp, đặc biệt là than. Các hoạt động xuất khẩu năng lượng đã góp phần vào phát triển kinh tế ở một số nền kinh tế trong khu vực.

Trong khi các thành viên APEC cam kết mạnh mẽ để đạt được các mục tiêu biến đổi khí hậu trong những thập kỷ tới, cuộc khủng hoảng an ninh năng lượng gần đây đang chuyển trọng tâm chính sách sang đảm bảo an ninh nguồn cung cấp năng lượng.

Mặc dù điện từ năng lượng tái tạo đã tăng nhanh trong những năm gần đây, nhưng nhiệt điện than vẫn là nguồn cung cấp điện ổn định, đáp ứng nhu cầu của các phụ tải nền. Phát triển các nhà máy nhiệt điện khí là một trong những lựa chọn của một số nền kinh tế APEC trong giai đoạn chuyển đổi. Tuy nhiên, nó đòi hỏi vốn đầu tư lớn cho cơ sở hạ tầng liên quan đến điện khí (bao gồm cả hạ tầng nhập khí hóa lỏng). Cải thiện hiệu suất nhiệt và đồng đốt amoniac tại các nhà máy nhiệt điện than hiện có kết hợp với công nghệ thu giữ và lưu trữ CO2 (CCS - Carbon Capture and Storage) được kỳ vọng là những phương án khả thi. Hơn nữa, sử dụng than theo những cách khác nhau, chẳng hạn như sản xuất hydro và các sản phẩm từ than kết hợp với CCS sẽ được coi như các công nghệ chuyển tiếp.

Tình hình tiêu thụ than:

Tiêu thụ than toàn khối APEC đã tăng 1,7 lần trong hai thập kỷ qua (2001 - 2021), đạt mức cao nhất là 123 exajoules (EJ) vào năm 2014, tương đương 4.365 triệu tấn than chuẩn (tce). Năm 2021, mức tiêu thụ than toàn APEC tăng khoảng 5% so với mức năm 2020, đạt 120 EJ, gần với mức tiêu thụ than cao nhất vào năm 2014 (xem hình 1).

Hình 1: Tiêu thụ than trong APEC theo phân vùng. Nguồn: Tổng hợp của tác giả dựa trên số liệu từ BP (2022).

Động lực chính thúc đẩy tiêu thụ than tăng cao là sự phục hồi kinh tế toàn cầu sau đại dịch Covid-19 và giá khí tự nhiên cao. Trung Quốc - nước tiêu thụ than lớn nhất trong APEC và thế giới, vẫn tăng tiêu thụ than để phát triển kinh tế. Năm 2021, lượng than tiêu thụ của Trung Quốc chiếm khoảng 71% tổng lượng than tiêu thụ toàn APEC. Hoa Kỳ tiêu thụ khoảng 9%, trong khi tiêu thụ than của Nga chiếm khoảng 3%.

Khu vực APEC Đông Bắc Á (gồm Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan, Hồng Kông) chiếm 8% tổng lượng than tiêu thụ của APEC năm 2021 (chủ yếu là Nhật Bản và Hàn Quốc).

Các nền kinh tế APEC Đông Nam Á chiếm 6,6% lượng than tiêu thụ của APEC. Indonesia tiêu thụ than nhiều nhất, tiếp theo là Việt Nam. Malaysia, Philippines và Thái Lan có tỷ lệ tiêu thụ than tương tự nhau.

APEC châu Đại Dương (bao gồm Úc, New Zealand) chiếm 1,4% lượng tiêu thụ than toàn APEC. Úc tiêu thụ trên 95% lượng than tiêu thụ ở khu vực APEC châu Đại Dương.

Còn các quốc gia APEC châu Mỹ khác (bao gồm Canada, Chile, Mexico, Peru) tiêu thụ ít hơn 1% tổng lượng than tiêu thụ của toàn APEC.

Sản xuất than:

Sản xuất than toàn APEC tăng khoảng 1,9 lần trong giai đoạn 2001 - 2021 để đáp ứng nhu cầu về năng lượng cho tăng trưởng kinh tế. Năm 2021, sản lượng than của APEC đạt kỷ lục cao nhất mọi thời đại là 136,2 EJ, tăng 6,1% so với năm trước (xem hình 2).

Trung Quốc - quốc gia khai thác than lớn nhất trong APEC và thế giới, đã khai thác 85,1 EJ, chiếm khoảng 63% sản lượng than của toàn APEC vào năm 2021. Mặc dù phần lớn sản lượng than của Trung Quốc đã được khai thác trong nước, nhưng vẫn thấp hơn so với nhu cầu thực tế 1 EJ khiến quốc gia này vẫn phải nhập khẩu than.

Các nước APEC Đông Nam Á khai thác 16,4 EJ vào năm 2021, chiếm 12,5% tổng sản lượng than của APEC. Indonesia thống trị thị trường khai thác than của khu vực trong nhiều thập kỷ, trong đó 57% sản lượng than giành cho xuất khẩu vào năm 2021.

Các nước thuộc APEC châu Đại Dương sản xuất 12,5 EJ, chiếm 9,2% sản lượng than của APEC vào năm 2021, trong khi các quốc gia APEC châu Mỹ khác chiếm ít hơn 1%.

Hoa Kỳ, Nga là nhà sản xuất than thứ tư và thứ năm vào năm 2021, chiếm lần lượt là 8,5% và 6,7% sản lượng than của APEC.

Hình 2: Sản xuất than trong APEC theo phân vùng. Nguồn: Tổng hợp của tác giả dựa trên số liệu từ BP (2022).

Dự báo tiêu thụ và sản xuất than:

Các kịch bản dự báo:

Dự báo nhu cầu và sản xuất than đến năm 2050 trong bài này được trích từ ấn phẩm “Triển vọng cung và cầu năng lượng APEC” (tái bản lần thứ 8), do tác giả và các cộng sự tại Trung tâm Nghiên cứu Năng lượng châu Á - Thái Bình Dương thực hiện (APEC Outlook - 2022).

Dự báo bao gồm hai kịch bản: (1) kịch bản Reference (REF) và (2) kịch bản Carbon Neutrality (CN). Kịch bản REF phân tích các xu hướng gần đây trong tiêu thụ, khai thác và xuất nhập khẩu năng lượng của APEC để đưa ra dự báo xu hướng năng lượng. Kịch bản CN sẽ xem xét các lộ trình giả định cho từng nền kinh tế thành viên APEC tiến tới trung hòa carbon trong các lĩnh vực năng lượng.

Kịch bản CN xem xét các giả định bổ sung như: Tăng mức độ hiệu quả năng lượng, thay đổi hành vi, chuyển đổi nhiên liệu, triển khai công nghệ thu giữ và lưu trữ carbon (CCS). Các lộ trình được xây dựng dựa trên các đặc điểm riêng, chính sách năng lượng và điểm xuất phát của từng nền kinh tế. Kịch bản CN không xem xét các biện pháp phát thải âm (như trồng rừng, hoặc công nghệ như thu giữ CO2 trực tiếp từ khí quyển).

Dự báo tiêu thụ than đến năm 2050:

Mặc dù tiêu thụ than trong APEC đã tăng vào năm 2021, nhưng trong dài hạn nhu cầu về than được dự báo sẽ giảm trong những thập kỷ tới (xem hình 3). Đối với than nhiệt, tốc độ giảm sẽ nhanh hơn khi thế giới hướng đến mục tiêu giảm nhanh lượng phát thải CO2 từ các nguồn phát thải lớn như các nhà máy nhiệt điện, các nhà máy công nghiệp nặng. Nhu cầu than luyện kim nhìn chung vẫn sẽ duy trì ở mức gần bằng với hiện nay và giảm nhẹ.

Các chính sách giảm dần và loại bỏ than đã được củng cố dựa trên các cam kết của các nhà lãnh đạo các nền kinh tế APEC vào năm 2021. Chín (9) nền kinh tế APEC đã ký “Tuyên bố chung toàn cầu về việc chuyển đổi từ than sang năng lượng sạch” tại COP26 ở Glasgow, trong đó cam kết sẽ không xây dựng nhiệt điện than mới nào từ những năm 2030, hoặc 2040 tùy thuộc vào tình hình kinh tế của từng quốc gia.

Tuy nhiên, cho dù tiêu thụ than của APEC dự báo giảm 1/3 vào năm 2050 so với mức tiêu thụ năm 2018, than vẫn sẽ được sử dụng nhiều vào trong kịch bản REF. Cụ thể, nhu cầu tiêu thụ than dự báo vẫn đạt gần 72 EJ vào năm 2050 và được sử dụng chủ yếu trong ngành điện và công nghiệp.

Tại kịch bản CN, lượng than tiêu thụ được dự báo giảm gần 80% vào năm 2050 so với mức của năm 2018 và chủ yếu giảm ở lĩnh vực sản xuất điện. Tuy vậy, nhu cầu về than trong lịch bản này vẫn là 25,4 EJ vào năm 2050.

Hình 3: Dự báo tiêu thụ than đến năm 2050. Nguồn: Tổng hợp của tác giả dựa trên số liệu từ EGEDA (2021) và APEC Outlook (2022).

Dự báo sản xuất than đến năm 2050:

Sản xuất than toàn APEC dự báo sẽ giảm trong những thập kỷ tới (xem hình 4). Mức độ giảm trong sản xuất than nhiệt diễn ra với tốc độ nhanh hơn so với than luyện kim. Sự khác biệt về mức độ giảm là do nhiều nền kinh tế APEC đang triển khai các chiến lược chuyển đổi nhiên liệu (từ than sang khí và năng lượng tái tạo) để đạt được mức giảm phát thải lớn hơn trong lĩnh vực sản xuất điện. Tuy nhiên, chuyển đổi nhiên liệu là khó khả thi đối với các hộ tiêu thụ than luyện kim.

Trong kịch bản REF, sản lượng than khai thác của APEC giảm 1/3 trong giai đoạn dự báo (2018 - 2050), từ 130 EJ vào năm 2018 xuống còn 86,3 EJ vào năm 2050. Sự biến động sản lượng than về cơ bản sẽ phụ thuộc vào nhu cầu than của từng giai đoạn.

Trong kịch bản CN, lượng than sản xuất của APEC giảm gần 80% trong giai đoạn 2018 - 2030, giảm xuống còn gần 30 EJ vào năm 2050. Các giả định về chính sách loại bỏ dần than, tăng năng lượng tái tạo, chuyển đổi nhiên liệu và công nghệ đốt than phát thải CO2 thấp được kỳ vọng nhiều hơn trong kịch bản này đối với hầu hết các nền kinh tế APEC. Kịch bản này có thể trở thành hiện thực, vì 19 trong số 21 nền kinh tế trong APEC đã cam kết phát thải ròng bằng “0”, hoặc trung hòa carbon vào giữa, hoặc nửa sau của thế kỷ này (trừ Mexico. Philippines chưa có cam kết chính thức).

Trong cả 2 kịch bản, sản lượng than nhiệt được dự báo giảm nhanh hơn so với sản lượng than luyện kim trong trung và dài hạn. Điều này là do nhu cầu sản xuất thép vẫn cao trong những thập kỷ tới và ngành thép vẫn dựa vào than luyện kim là chính. Các công nghệ sản xuất thép mà không dựa vào than luyện kim có thể khả thi trong tương lai gần. Tuy nhiên, hầu hết các giải pháp thay thế này chưa sẵn sàng ở quy mô lớn cho đến sau năm 2030.

Hình 4: Dự báo sản lượng than khai thác đến năm 2050. Nguồn: Tổng hợp của tác giả dựa trên số liệu từ EGEDA (2021) và APEC Outlook (2022).

Kỳ tới: Các xu hướng sử dụng than trong tương lai

TS. PHÙNG QUỐC HUY - TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU NĂNG LƯỢNG CHÂU Á - THÁI BÌNH DƯƠNG (APERC)

Tài liệu tham khảo:

1/ ACE (2021) Challenges and Implications of Coal Phase-Down to the ASEAN Energy Landscape. https://aseanenergy.org/challenges-and-implicationsof-coal-phase-down-to-the-asean-energy-landscape/

2/ APEC Outlook (2022), Asia-Pacific Energy Research Centre (APERC), APEC Energy Demand and Supply Outlook 8th Edition 2022.

3/ BP (2021), BP Statistical Review of World Energy, 70th edition. http://www.bp.com/statisticalreview

4/ Chiyoda Corporation, https://www.chiyodacorp.com/en/service/environment/coal-gas/

5/ Earth Resource, https://earthresources.vic.gov.au/projects/carbonnet-project/what-is-ccs/benefits-of-ccs

6/ EGEDA - Expert Group on Energy Data Analysis, APEC Energy Working Group, (2021), APEC Energy Database. https://www.egeda.ewg.apec.org/egeda/database_info/index.html

7/ Global CCS Institute (2021). The Global Status of CCS Report 2021. https://www.globalccsinstitute.com/resources/

8/ JERA group, 2022, https://www.jera.co.jp/english/information/20220531_917

9/ NETL - National Energy Technology Laboratory (2022), Rare earth elements and critical minerals.

10/ https://netl.doe.gov/sites/default/files/2022-02/Program-141.pdf

11/ METI Journal, https://www.meti.go.jp/english/publications/pdf/journal2013_10a.pdf

12/ SP Global, 2022, https://www.spglobal.com/commodityinsights/en/market-insights/podcasts/focus/091422-used-cooking-oil-uco-biodiesel-saf-sustainable-aviation-fuel-palm-oil-hvo

13/ HESC, Hydrogen Energy Supply Chain Project, https://www.hydrogenenergysupplychain.com/

14/ World Coal Association, https://www.worldcoal.org/coal-facts/other-uses-of-coal/

Theo Tạp chí Năng lượng Việt Nam