Thay thế nhiên liệu hóa thạch bằng năng lượng tái tạo vào năm 2050 là không thể nếu không cắt giảm tiêu thụ năng lượng
Ảnh: Shutterstock
Tiêu thụ năng lượng — cho dù nó sưởi ấm nhà bạn, lái xe, lọc dầu hay khí tự nhiên hóa lỏng — là nguyên nhân gây ra khoảng 82% lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính của Úc.
Trừ khi Úc giảm tiêu thụ năng lượng, nghiên cứu gần đây của tôi cho thấy năng lượng tái tạo hầu như không thể thay thế nhiên liệu hóa thạch vào năm 2050. Đây là điều cần thiết để đạt được mục tiêu không phát thải ròng của chúng tôi.
Tuy nhiên, khi nền kinh tế của quốc gia phục hồi sau đại dịch, mức tiêu thụ năng lượng của Úc có khả năng trở lại mức tăng trưởng trước đại dịch. Nghiên cứu xác định hai lý do chính để giảm tiêu thụ năng lượng (hoặc "giảm năng lượng"):
Tốc độ vận chuyển điện và sưởi ấm có thể chậm.
Năng lượng tái tạo sẽ theo đuổi mục tiêu rút lui nếu mức tiêu thụ năng lượng tăng lên.
Giảm năng lượng không phải là một nhiệm vụ bất khả thi. Thật vậy, vào năm 1979, tổng mức tiêu thụ năng lượng cuối cùng của Úc bằng khoảng một nửa so với năm 2021. Chìa khóa thành công sẽ là chuyển đổi sang một nền kinh tế trạng thái ổn định, bền vững về mặt sinh thái, với các công nghệ và ngành công nghiệp xanh hơn.
Điều gì làm giảm tốc độ tăng trưởng trong năng lượng tái tạo?
Để chuyển đổi sang năng lượng bền vững, Australia phải điện khí hóa quá trình vận chuyển và đốt nóng, đồng thời thay thế toàn bộ điện từ nhiên liệu hóa thạch bằng năng lượng hiệu quả và năng lượng tái tạo, vốn là những công nghệ năng lượng rẻ nhất.
Năng lượng tái tạo có thể được triển khai nhanh chóng: các trang trại năng lượng mặt trời và gió có thể được xây dựng chỉ trong vài năm và năng lượng mặt trời trên mái nhà dân dụng có thể được lắp đặt trong một ngày.
Nhưng tốc độ tăng trưởng nhanh về gió và mặt trời bị chậm lại do ba yêu cầu cơ sở hạ tầng và thể chế quan trọng của ngành điện:
thiết lập các Khu năng lượng tái tạo (một cụm các trang trại và lưu trữ năng lượng gió và năng lượng mặt trời)
xây dựng các đường dây tải điện mới và tích trữ năng lượng trung hạn như thủy điện bơm
cải cách các quy tắc thị trường điện để phù hợp hơn với điện tái tạo.
Việc này mất nhiều thời gian hơn so với việc xây dựng các trang trại năng lượng mặt trời và gió và lâu hơn nhiều so với việc lắp đặt pin và năng lượng mặt trời trên mái nhà. Tuy nhiên, chúng có thể được thực hiện đầy đủ trong vòng một thập kỷ.
Trên thực tế, việc chuyển đổi sản xuất điện từ nhiên liệu hóa thạch hiện có, chẳng hạn như các nhà máy nhiệt điện than, sang 100% năng lượng tái tạo có thể được hoàn thành vào đầu những năm 2030.
Nhưng các tính toán lạc quan dựa trên việc chúng ta có thể xây dựng các trang trại năng lượng mặt trời và gió nhanh như thế nào và cơ sở hạ tầng của chúng bỏ qua thực tế rằng sự tăng trưởng của điện tái tạo bị hạn chế bởi nhu cầu điện.
Khi các nhà máy nhiệt điện than hiện có được thay thế bằng năng lượng tái tạo, nhu cầu điện sẽ được quyết định bởi tốc độ chúng ta có thể điện khí hóa quá trình vận chuyển và đốt nóng. Đây là những nhiệm vụ chính sẽ hạn chế tốc độ tăng trưởng điện tái tạo trong tương lai. Chúng có thể sẽ được thực hiện chậm, bất chấp sự cấp bách của biến đổi khí hậu.
Các hộ gia đình và các ngành công nghiệp đầu tư lớn vào xe chạy bằng xăng / diesel và hệ thống sưởi đốt. Họ có thể miễn cưỡng thay thế các công nghệ làm việc này mà không có các biện pháp khuyến khích đáng kể của chính phủ.
Cho đến nay, các chính sách hiệu quả của chính phủ liên bang hầu như không tồn tại đối với việc chuyển đổi phương tiện giao thông và hệ thống sưởi, cùng gây ra 38% lượng khí thải của Úc.
Tháng này, thông báo về một cuộc "tham vấn" trong tương lai về các tiêu chuẩn tiết kiệm nhiên liệu của đội xe là bước đầu tiên dự kiến của chính phủ.
Đuổi theo mục tiêu đang rút lui
Nếu chúng ta chỉ nhìn vào tỷ lệ tăng trưởng theo tỷ lệ phần trăm, nhiệm vụ của điện tái tạo có vẻ dễ dàng một cách sai lầm. Từ năm 2015 đến năm 2019, điện tái tạo của Úc đã tăng 62% - một thành tích xuất sắc.
Nhưng, nó đã bắt đầu từ một cơ sở nhỏ. Điều này có nghĩa là mức tăng sản xuất năng lượng của nó trong thời kỳ đó chỉ lớn hơn một chút so với mức tăng của tổng mức tiêu thụ năng lượng cuối cùng - bao gồm điện, giao thông và sưởi ấm - chủ yếu vẫn là nhiên liệu hóa thạch.
Trên phạm vi toàn cầu, tình hình còn tồi tệ hơn. Kết quả của sự tăng trưởng trong tổng mức tiêu thụ năng lượng cuối cùng, tỷ trọng của nhiên liệu hóa thạch vẫn giữ nguyên vào năm 2019 so với năm 2000: cụ thể là khoảng 80%.
Thách thức đối với năng lượng tái tạo giống như một người chạy đang cố gắng phá kỷ lục trong khi các quan chức đang sải bước trên đường đua với băng về đích.
Tình trạng này không phải là lỗi của các công nghệ năng lượng tái tạo. Ví dụ, năng lượng hạt nhân sẽ phát triển chậm hơn nhiều và thậm chí sẽ mất nhiều thời gian hơn để bắt kịp với mức tiêu thụ ngày càng tăng.
Trong một trong những kịch bản mà tôi khám phá trong nghiên cứu của mình, tổng mức tiêu thụ năng lượng cuối cùng của Úc tăng tuyến tính với tốc độ trước đại dịch từ năm 2021 đến năm 2050. Khi đó, điện tái tạo sẽ phải tăng trưởng với tốc độ gấp 7,6 lần trước đại dịch để bắt kịp vào năm 2050 .
Ngoài ra, nếu tăng trưởng điện tái tạo theo cấp số nhân, nó sẽ phải tăng gấp đôi sau mỗi 6,8 năm cho đến năm 2050.
Xét rằng tốc độ tăng trưởng điện tái tạo trong tương lai sẽ bị hạn chế bởi tốc độ vận chuyển điện khí hóa và đốt nóng, cả tốc độ tăng trưởng theo cấp số nhân và tuyến tính cần thiết dường như là không thể.
Solutio có thể
Cả Cơ quan Năng lượng Quốc tế và mô hình được thực hiện cho Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu đều tránh được vấn đề này bằng cách giả định rằng việc thu giữ và lưu trữ carbon dioxide quy mô lớn hoặc thu trực tiếp CO₂ từ không khí sẽ được bán trên thị trường.
Nhưng dựa vào những công nghệ chưa được chứng minh này là đầu cơ và rủi ro. Do đó, chúng ta cần một Kế hoạch B: giảm tiêu thụ năng lượng của chúng ta.
Nghiên cứu của tôi cho thấy nếu chúng ta có thể giảm một nửa mức tiêu thụ năng lượng vào năm 2021 vào năm 2050, thì quá trình chuyển đổi có thể xảy ra. Có nghĩa là, nếu có sẵn các nguyên liệu thô (như lithium và các khoáng chất quan trọng khác) và sản xuất trong nước có thể tăng lên rất nhiều.
Ví dụ: nếu tổng mức tiêu thụ năng lượng cuối cùng giảm theo tuyến tính và điện tái tạo tăng tuyến tính, thì năng lượng sau sẽ chỉ phải tăng với tốc độ khoảng ba lần so với tốc độ 2015–2019 để thay thế tất cả năng lượng hóa thạch vào năm 2050. Đối với tăng trưởng theo cấp số nhân, thời gian nhân đôi là 9,4 nhiều năm.
Cải thiện hiệu quả năng lượng sẽ giúp ích, chẳng hạn như cách nhiệt nhà, thiết bị điện hiệu quả và hệ thống nước nóng máy bơm nhiệt và năng lượng mặt trời. Tuy nhiên, Cơ quan Năng lượng Quốc tế cho thấy những cải tiến như vậy khó có thể làm giảm nhu cầu một cách đầy đủ.
Chúng ta cần những thay đổi hành vi được khuyến khích bởi các chính sách kinh tế xã hội cũng như kỹ thuật.
Những tác động của suy giảm năng lượng
Để giảm mức tiêu thụ năng lượng của chúng ta, chúng ta sẽ cần các cuộc tranh luận công khai sau đó là các chính sách khuyến khích các công nghệ và ngành công nghiệp xanh hơn, đồng thời tạo ra những thay đổi về kinh tế xã hội.
Điều này không cần liên quan đến việc tước bỏ các công nghệ quan trọng, mà là cắt giảm có kế hoạch đến mức thịnh vượng bền vững.
Nó sẽ được đặc trưng bởi sự chú trọng nhiều hơn vào việc cải thiện và mở rộng giao thông công cộng, đường dành cho xe đạp, khu vực dành cho người đi bộ, công viên và vườn quốc gia, trung tâm y tế công cộng, giáo dục công cộng và nhà ở công cộng.
Cách tiếp cận cung cấp các dịch vụ cơ bản phổ quát này làm giảm nhu cầu thu nhập cao và tiêu dùng cao liên quan. Như nghiên cứu vào năm 2020 đã chỉ ra, 40 triệu người giàu nhất thế giới chịu trách nhiệm cho 14% lượng khí thải nhà kính liên quan đến lối sống.
Và trên quy mô toàn cầu, năng lượng gốc có thể được tài trợ bởi các quốc gia giàu có, bao gồm cả Australia. Hầu hết mọi người sẽ trải nghiệm một cuộc sống chất lượng hơn. Giảm thiểu năng lượng là một phần quan trọng của con đường dẫn đến một xã hội công bằng về mặt sinh thái, bền vững về mặt xã hội.
