Trau dồi bánh xe chuyển đổi năng lượng để giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu và loại bỏ nhiên liệu hóa thạch
của Đại học Nam Úc
Nguồn: Pixabay/CC0 Public Domain
Theo một công cụ kịch bản năng lượng mới do các nhà nghiên cứu của Đại học Nam Úc phát triển và được công bố trên tạp chí mở Energies, hệ thống năng lượng toàn cầu có thể phải đối mặt với sự đánh đổi không thể tránh khỏi giữa việc giải quyết khẩn cấp vấn đề biến đổi khí hậu so với việc tránh tình trạng thiếu hụt năng lượng.
Mô hình Năng lượng tái tạo toàn cầu và Điện khí hóa theo ngành, có tên gọi là "GREaSE", đã được Phó giáo sư James Hopeward của UniSA phát triển cùng với ba sinh viên tốt nghiệp ngành kỹ thuật dân dụng.
"Về bản chất, đây là một công cụ thăm dò, được thiết kế đơn giản và dễ sử dụng cho bất kỳ ai, để thử nghiệm các kịch bản giả định không được các mô hình năng lượng và khí hậu thông thường đề cập đến", Phó giáo sư Hopeward cho biết.
Ba sinh viên danh dự—Shannon O'Connor, Richard Davis và Peter Akiki—bắt đầu làm việc trên mô hình vào năm 2023, hy vọng sẽ giải quyết được một khoảng trống quan trọng trong cuộc tranh luận về năng lượng và khí hậu.
"Khi chúng ta nghe về biến đổi khí hậu, chúng ta thường được trình bày với hai nguyên mẫu kịch bản đối lập", Phó giáo sư Hopeward cho biết.
"Một mặt, có những kịch bản về sự gia tăng không kiểm soát của nhiên liệu hóa thạch, dẫn đến thảm họa khí hậu, trong khi mặt khác có những kịch bản không tưởng về sự phong phú của năng lượng tái tạo".
Các sinh viên đặt ra câu hỏi: nếu thực tế có nhiều khả năng xảy ra hơn nằm ở đâu đó giữa hai thái cực thì sao? Và nếu đúng như vậy, chúng ta có thể bỏ lỡ điều gì về rủi ro đối với con người và hành tinh?
Sau khi tốt nghiệp, nhóm tiếp tục làm việc với Phó giáo sư Hopeward để phát triển và tinh chỉnh mô hình, đỉnh cao là ấn phẩm "GREaSE" trên tạp chí Năng lượng.
Sử dụng mô hình, các nhà nghiên cứu đã mô phỏng một loạt các kịch bản tương lai hợp lý, bao gồm việc cắt giảm nhanh chóng nhiên liệu hóa thạch, nhu cầu bình quân đầu người cao và thấp, và các kịch bản điện khí hóa khác nhau.
Theo Richard Davis, "một điểm tương đồng đáng kinh ngạc giữa các kịch bản là quá trình chuyển đổi tất yếu sang năng lượng tái tạo—cho dù là chủ động giải quyết lượng khí thải carbon hay phản ứng vì nhiên liệu hóa thạch bắt đầu cạn kiệt".
Nhưng việc đạt được các mục tiêu cắt giảm nhanh chóng cần thiết để đáp ứng mục tiêu 1,5°C được nêu trong Thỏa thuận chung Paris đặt ra một thách thức nghiêm trọng.
Như bà O'Connor chỉ ra, "ngay cả với sự mở rộng nhanh chóng của năng lượng tái tạo như hiện nay, mô hình cho thấy nó không thể mở rộng đủ nhanh để lấp đầy khoảng trống do việc loại bỏ nhiên liệu hóa thạch để lại, tạo ra khoảng cách từ 20 đến 30 năm giữa cung và cầu.
"Đến khoảng năm 2050, chúng ta có thể kỳ vọng nguồn cung năng lượng tái tạo sẽ bắt kịp, nghĩa là nhu cầu trong tương lai phần lớn có thể được đáp ứng bằng năng lượng tái tạo, nhưng trong khi chúng ta đang xây dựng hệ thống mới đó, chúng ta có thể cần cân bằng lại kỳ vọng của mình về lượng năng lượng mà chúng ta sẽ phải cung cấp cho nền kinh tế của mình".
Mô hình không cho thấy rằng các mục tiêu phát thải nên bị từ bỏ để ủng hộ việc mở rộng quy mô nhiên liệu hóa thạch. Các nhà nghiên cứu cho biết điều này sẽ "đẩy quá trình chuyển đổi thêm vài năm nữa".
Phó giáo sư Hopeward cho biết năng lượng hạt nhân cũng không có khả năng lấp đầy khoảng trống này, do tiềm năng toàn cầu của nó còn nhỏ.
"Ngay cả khi các nguồn tài nguyên urani có thể thu hồi của thế giới lớn hơn nhiều, thì quy mô của nó sẽ tăng chậm hơn nhiều so với các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và gió", ông nói.
"Chúng ta phải đối mặt với sự thật: tương lai năng lượng dài hạn của chúng ta bị chi phối bởi năng lượng tái tạo. Chúng ta có thể chuyển đổi ngay bây giờ và chịu ảnh hưởng về mặt cung cấp năng lượng, hoặc chúng ta có thể chuyển đổi sau, khi chúng ta đã đốt cháy hết nhiên liệu hóa thạch. Chúng ta vẫn phải đối mặt với sự chuyển đổi về cơ bản giống nhau, chỉ là giữa lúc biến đổi khí hậu có khả năng gây thảm họa.
"Điều này giống như việc bác sĩ bảo bạn ăn uống lành mạnh hơn và bắt đầu tập thể dục. Bạn có thể lựa chọn tránh thực hiện những thay đổi khó khăn ngay bây giờ và chỉ cần chấp nhận rủi ro sống sót sau cơn đau tim hoặc tiếp tục làm những gì bạn biết mình cần làm. Chúng tôi cho rằng chúng ta thực sự cần phải đưa mức tiêu thụ năng lượng toàn cầu của mình vào chế độ ăn kiêng, càng sớm càng tốt."
Các nhà nghiên cứu đã thiết kế mô hình này sao cho đơn giản, miễn phí và mã nguồn mở, với hy vọng rằng nó sẽ khơi dậy một cuộc thảo luận rộng rãi hơn về tương lai năng lượng và khí hậu.
Thông tin thêm: James Hopeward và cộng sự, Mô hình Năng lượng tái tạo toàn cầu và Điện khí hóa theo ngành (GREaSE) cho các kịch bản chuyển đổi năng lượng nhanh, Energies (2025).DOI: 10.3390/en18092205
