ExxonMobil: 3 động lực ảnh hưởng tới nhu cầu năng lượng toàn cầu

Hiện nay, "Chính sách - Công nghệ - Sự lựa chọn của người tiêu dùng" là ba lĩnh vực ảnh hưởng việc sử dụng năng lượng trên thế giới. Mỗi người lái xe đều có thể làm ảnh hưởng đến những người khác trên đường. Sự tương tác khác nhau tùy thuộc vào tình hình của mỗi địa phương (nguồn lực sẵn có, sự hỗ trợ của công chúng) và có thể bị thay đổi theo thời gian. Nhu cầu năng lượng và phát triển các mô hình nghiên cứu tác động tiềm tang nhằm nỗ lực đạt được sự hiểu biết sâu sắc hơn về khả năng liên kết nối của hệ thống năng lượng toàn cầu.

Công nghệ: Công nghệ sáng tạo mới cho phép mọi người làm được nhiều việc hơn với nguồn lực ít hơn. Những công nghệ thành công nhất thường được các chính sách hỗ trợ của chính phủ và khuôn khổ thương mại để đạt được kết quả về mặt quy mô. Một chính sách như ưu đãi thuế có thể thúc đẩy sự phát triển của công nghệ sáng tạo mới, sau đó thì cần phát triển mang tính cạnh tranh mà chưa cần sự trợ cấp của chính phủ nhằm đạt được quy mô đủ độ lớn, góp phần tác động đến thị trường toàn cầu. Ngoài ra, sở thích của người tiêu dùng cũng có thể tạo ra “hiệu ứng kéo” làm gia tăng nhu cầu trên thị trường đối với các công nghệ sáng tạo mới.

Chính sách: Các chính sách rõ ràng và nhất quán của chính phủ có thể kích thích phát triển công nghệ sáng tạo mới và ảnh hưởng đến sự chọn lựa của người tiêu dùng. Ví dụ, các chính sách có thể khuyến khích áp dụng công nghệ mới (bãi đậu xe điện miễn phí) hoặc không khuyến khích sử dụng công nghệ hiện có (hạn chế sử dụng nhiệt điện từ than đá). Hệ quả tất yếu đạt được là chính sách không được hỗ trợ bởi công nghệ cạnh tranh hoặc không điều chỉnh sở thích của người tiêu dung rất khó có thể được triển khai thực hiện. Thật là quá khó khi bắt buộc một thứ nào đó mà người tiêu dùng tin là không bằng so với các lựa chọn hiện tại.

Sự lựa chọn của người tiêu dùng: Nhu cầu về năng lượng và sản phẩm bắt đầu từ những lựa chọn của người tiêu dùng. Những ưu tiên này có thể thay đổi khi công nghệ sáng tạo mới đem đến những sự chọn lựa tốt hơn, ví dụ như chi phí thấp hơn và lượng khí thải thấp hơn. Sở thích của người tiêu dùng cũng có thể được thay đổi theo thời gian bằng các chính sách khuyến khích đưa ra các lựa chọn, chẳng hạn như thuế carbon là một loại thuế áp lên lượng carbon của nhiên liệu khuyến khích cung cấp điện với lượng khí phát thải thấp hơn.

Nhu cầu năng lượng toàn cầu theo từng lĩnh vực

Năng lượng sơ cấp (Đơn vị: Triệu tỷ Btu)

Các nước đang phát triển dẫn đầu về nhu cầu năng lượng

Năng lượng sơ cấp (Đơn vị: Triệu tỷ Btu)

Dự báo, nhu cầu năng lượng toàn cầu đạt khoảng 660 triệu triệu Btu vào năm 2050, tăng khoảng 15% so với năm 2021, điều này phản ánh mức độ dân số ngày càng tăng đi đôi với sự thịnh vượng cũng ngày càng gia tăng. Nhu cầu năng lượng sơ cấp dành cho các khu dân cư và thương mại giảm khoảng 15% đến năm 2050 do những cải tiến mang lại nhiều hiệu quả, điều này sẽ bù đắp cho nhu cầu năng lượng của mức độ dân số ngày càng tăng. Sản xuất điện là ngành công nghiệp lớn nhất và là một trong những ngành có tốc độ tăng trưởng nhanh nhất, chủ yếu là nhờ vào việc mở rộng khả năng tiếp cận nguồn điện ổn định ở các nước đang phát triển. Việc điện khí hóa ngày càng gia tăng được bù đắp một phần là nhờ hiệu quả đạt được ở các nước phát triển.

Tăng trưởng của ngành công nghiệp đã giúp hỗ trợ ngành xây dựng các tòa nhà và cơ sở hạ tầng cũng như sản xuất các sản phẩm đáp ứng được nhu cầu của người dân. Vận chuyển thương mại tăng trưởng khi nền kinh tế mở rộng làm gia tăng nhu cầu vận chuyển hàng hóa. Khả năng di chuyển cá nhân cũng được mở rộng song những tiến bộ về mặt hiệu quả và số lượng xe điện được sản xuất nhiều hơn thì đều sẽ bù đắp cho sự gia tăng khoảng cách quãng đường mà phương tiện có thể di chuyển được. Tiêu thụ năng lượng toàn cầu tiếp tục chuyển dịch theo tỷ lệ sang các nền kinh tế đang phát triển, nơi mà dân số và tốc độ tăng trưởng kinh tế đều phát triển nhanh hơn mức trung bình toàn cầu. Thị phần của các nước ngoài OECD về nhu cầu năng lượng toàn cầu ước đạt khoảng 70% (2050). Các nước đang phát triển ước chiếm tới hơn 100% mức tăng trưởng nhu cầu năng lượng toàn cầu. Hiệu quả đạt được nhanh hơn tốc độ tăng trưởng kinh tế ở các nước phát triển, điều này giúp bù đắp nhu cầu năng lượng ngày càng tăng liên quan đến mở rộng kinh tế thương mại. Tỷ lệ sử dụng năng lượng kết hợp ở Hoa Kỳ và Châu Âu sẽ giảm từ khoảng 30% (2021) xuống còn khoảng 20% (2050).

Nhu cầu năng lượng toàn cầu về nhiên liệu (hình bên trái) và tỷ trọng phần trăm của năng lượng sơ cấp

Năng lượng tái tạo và hạt nhân tăng trưởng mạnh mẽ, đóng góp khoảng 70% nguồn cung năng lượng gia tăng để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng kinh tế. Khí đốt tự nhiên tăng trưởng trong giai đoạn này, đạt mức gần 30% tổng nhu cầu tiêu thụ. Dầu mỏ tiếp tục đóng vai trò dẫn đầu với nhu cầu ngày càng tăng trong vận tải thương mại và cung cấp nguyên liệu cho ngành hóa chất. Việc sử dụng than đá vẫn còn khá quan trọng ở nhiều nơi trên thế giới các nước đang phát triển. Tuy nhiên, mức độ sử dụng than đá sẽ giảm xuống dưới 15% thị phần toàn cầu khi Trung Quốc và các quốc gia phát triển chuyển dịch sang các nguồn phát thải thấp hơn như năng lượng tái tạo, hạt nhân và khí đốt tự nhiên. Điện, chất chuyển hóa năng lượng và không phải là nguồn năng lượng, sẽ tăng nhanh hơn khoảng bốn lần so với nhu cầu năng lượng tổng thể.

Các kết quả khác nhau cho từng nguồn nhiên liệu theo từng kịch bản

Tỷ trọng (%) theo loại nhiên liệu trong cơ cấu năng lượng sơ cấp vào năm 2050

Điều quan trọng là phải hiểu cách OUTLOOK và các kịch bản khác được phát triển và sử dụng, do đó, cần tìm hiểu thêm về việc phát triển OUTLOOK và phương cách cách hãng ExxonMobil sử dụng để xây dựng các kịch bản. Kịch bản chính sách đã công bố (Stated Policies Scenario-STEPS) của IEA phản ánh việc xây dựng các chính sách hiện tại dựa trên đánh giá theo từng ngành về các chính sách cụ thể hiện có cũng như các chính sách đã được chính phủ các nước trên thế giới công bố, đồng thời cũng cung cấp một kịch bản phù hợp để so sánh và đối chiếu với OUTLOOK của hãng ExxonMobil cũng được phản ánh thông qua chính sách hiện hành. Trong khi đó, kịch bản của Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) giữ nhiệt độ trái đất nóng lên không quá 1,5°C và đạt mức khí thải CO₂ ròng bằng 0 vào đầu những năm 2050 và kịch bản của Cơ quan năng lượng quốc tế- IEA Net Zero vào năm 2050 đang hướng tới các mục tiêu cụ thể hơn về biến đổi khí hậu, phù hợp với Thỏa thuận Paris. Hiện có rất nhiều kết quả tiềm tàng đạt được theo các kịch bản của IPCC là do việc ứng dụng nhiều công nghệ cần thiết sẽ yêu cầu đổi mới sáng tạo và hỗ trợ chính sách để đẩy nhanh quá trình triển khai các kịch bản trên.

Đến năm 2050, tất cả các nguồn hiện tại vẫn đóng một vai trò trong cơ cấu năng lượng toàn cầu: Trong hầu hết các kịch bản, việc sử dụng than đá sẽ cắt giảm nhiều hơn so với các kịch bản OUTLOOK của hãng ExxonMobil. Năng lượng mặt trời và gió sẽ phải tăng tốc độ xây dựng phát triển để phù hợp với các kịch bản đã nêu. Sinh khối có thể đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nhiên liệu sinh học cho giao thông vận tải, thậm chí tạo ra lượng khí thải bằng âm nếu khí thải CO₂ phát từ khí thải của các nhà máy điện có thể được thu hồi và lưu trữ. Dầu thô và khí đốt tự nhiên là những đóng góp quan trọng cho hệ thống năng lượng toàn cầu. Mặc dù điện hạt nhân có khả năng cung cấp năng lượng trên quy mô lớn và với lượng khí thải thấp hiện nay nhưng rất ít kịch bản cho thấy lĩnh vực năng lượng này sẽ có mức tăng trưởng cao. Kịch bản IEA NZE đạt được vào năm 2050 là một lộ trình thậm chí còn nghiêm ngặt hơn để giảm lượng khí phát thải nhiều hơn so với mức trung bình của các kịch bản IPCC, đồng thời thúc đẩy sự phát triển của các giải pháp có hàm lượng carbon thấp hơn, góp phần cắt giảm sâu hơn nữa các nguồn năng lượng hóa thạch.

Giao thông vận tải

Kinh doanh và thương mại phát triển làm tăng mức tiêu thụ năng lượng trong lĩnh vực giao thông vận tải lên gần 25% vào năm 2050. Sự di chuyển của con người và hàng hóa đã gia tăng lên mức đáng kể trong vài thập kỷ qua là bởi do sự tăng trưởng mạnh mẽ về sức mua của từng cá nhân. Tương tự như vậy, những tiến bộ công nghệ sáng tạo mới đã cung cấp những giải pháp mới mang tính hiệu quả hơn để di chuyển khắp nơi.

Nhu cầu giao thông vận tải toàn cầu được thúc đẩy bởi các xu hướng khác nhau đối với phương tiện vận tải thương mại và phương tiện chở khách hạng nhẹ. Khi hoạt động kinh tế được mở rộng, đặc biệt là ở các nước đang phát triển thì phương tiện vận tải thương mại dự kiến ​​sẽ có bước tăng trưởng mà phần lớn đến từ phương tiện vận tải đường bộ hạng nặng chuyên vận chuyển hàng hóa. Du lịch hàng không tăng lên cũng đóng góp vai trò đáng kể khi sức mua của từng cá nhân gia tăng. Việc sở hữu phương tiện chở khách và du lịch dự kiến ​​sẽ tăng do sự tăng trưởng mạnh mẽ của tầng lớp trung lưu và quá trình đô thị hóa mở rộng. Hỗn hợp nhiên liệu tiếp tục phát triển với nhiều lựa chọn thay thế hơn, bao gồm cả xe điện (Xe điện chạy pin-BEV và xe lai-PHEV). Dự báo đưa ra đối với nhu cầu phương tiện vận tải nhẹ cho thấy, nếu đến năm 2035, mỗi chiếc ô tô mới được bán đều là xe điện thì nhu cầu về nhiên liệu sẽ vẫn duy trì ở mức như năm 2010 cho đến năm 2050. Ngoài ra, việc cải thiện hiệu quả sử dụng nhiên liệu động cơ đốt trong có phần chậm lại, điều này có thể làm gia tăng nhu cầu nhiên liệu lên gần 3 triệu thùng dầu mỗi ngày vào năm 2050.

Nhu cầu năng lượng vận tải toàn cầu

Nhu cầu năng lượng liên quan đến vận tải toàn cầu dự kiến ​​sẽ tăng hơn 30% từ năm 2021 đến năm 2050. Quyền sở hữu phương tiện cá nhân tiếp tục tăng khi sức mua bật tăng theo. Nhiều xe điện được bán ra với hiệu suất cao hơn và chiếm số lượng lớn đến mức đỉnh điểm rồi sau đó, nhu cầu năng lượng cho phương tiện vận tải nhẹ giảm vào giữa những năm 2020.

Nhu cầu năng lượng dùng cho phương tiện vận chuyển thương mại (phương tiện vận chuyển hạng nặng, máy bay, tàu thuyền và đường sắt) được dẫn dắt bởi sự tăng trưởng trong hoạt động kinh tế và sức mua cá nhân, góp phần thúc đẩy thương mại hàng hóa và dịch vụ ngày càng tăng cao. Nhu cầu sử dụng hàng không có tốc độ tăng trưởng gộp hàng năm cao nhất vào khoảng 3,5% từ năm 2021 đến năm 2050, và được hưởng lợi nhiều từ hoạt động kinh tế ngày càng gia tăng cũng như sự tăng trưởng nhanh chóng của tầng lớp trung lưu, đặc biệt là ở các nền kinh tế mới nổi.

Xe ô tô hạng nhẹ phân theo loại

Thị phần xe điện (tỷ phương tiện)

Nhu cầu nhiên liệu cho xe ô tô hạng nhẹ giảm

Đơn vị: Triệu thùng dầu tương đương mỗi ngày

Nhu cầu nhiên liệu cho xe ô tô hạng nhẹ giảm

Khả năng di chuyển cá nhân tăng lên cùng với mức thu nhập, dẫn đến nhu cầu về ô tô và xe máy ngày càng tăng. Xe máy là phương tiện di chuyển cá nhân thông dụng với chi phí thấp hơn và tỷ lệ sở hữu đặc biệt cao ở khu vực Châu Á-Thái Bình Dương. Trung Quốc và Ấn Độ dẫn đầu về mức tăng lượng người sở hữu xe ô tô, với mức tăng trưởng cao hơn so với các nước đang phát triển. Ở các quốc gia phát triển, trong khi số lượng xe ô tô bình quân trên 1.000 dân tăng lên thì nhu cầu nhiên liệu liên quan đến phương tiện giao thông lại giảm khoảng 40% vào năm 2050. Vào năm 2021, tổng số lượng xe ô tô toàn cầu là khoảng 1,2 tỷ chiếc, trong đó 16 triệu chiếc (1,3%) là xe lai sạc điện (plug-in hybrid PHEV), pin điện hoặc pin nhiên liệu.

Đến năm 2050, những phương tiện vận chuyển tiên tiến này sẽ chiếm khoảng 44% số lượng xe (920 triệu chiếc) bán ra và hơn 50% doanh số bán xe ô tô mới là nhờ giảm chi phí pin, chính sách về khí thải ống xả, hiệu quả và giảm sự phụ thuộc vào các quốc gia phải nhập khẩu dầu. Trong ngắn hạn, doanh số bán xe điện cũng sẽ tăng từ 6,4 triệu chiếc (2021) lên 33 triệu chiếc (2030) với tốc độ tăng trưởng gộp hàng năm là khoảng 20%. Nhu cầu xe ô tô hạng nhẹ đối với nhiên liệu động cơ đốt trong (ICE) được dự đoán sẽ đạt đỉnh vào giữa thập kỷ, sau đó sẽ giảm xuống mức như đã chứng kiến vào đầu những năm 2000 cho đến năm 2050. Việc cắt giảm nhu cầu nhiên liệu, một phần là do điện hóa mà chủ yếu liên quan đến việc gia tăng hiệu quả trên tất cả các loại phương tiện vận tải.

Mật độ nhu cầu nhiên liệu cho xe ô tô hạng nhẹ: 100% doanh số xe BEV (Xe điện chạy pin) bán ra vào năm 2035

Việc tính toán chính xác mức cắt giảm lượng khí thải CO₂ đạt được khi sử dụng xe điện thay vì xe động cơ đốt trong đòi hỏi phải tính lượng khí thải liên quan đến lượng điện tăng thêm cần thiết để cung cấp năng lượng cho xe điện hoạt động. Phân tích mức độ của xe ô tô hạng nhẹ giúp đánh giá tác động tiềm ẩn đối với nhu cầu nhiên liệu nhẹ bằng cách sử dụng các giả định thay thế xung quanh mức độ thâm nhập thị trường của xe điện, những thay đổi về hiệu quả sử dụng nhiên liệu hoặc xu hướng di chuyển một cách rộng hơn.

Trong báo cáo OUTLOOK, dự báo số xe điện chạy bằng pin sẽ chiếm 24% tổng doanh số bán ô tô mới vào năm 2035 và 36% vào năm 2050. Mật độ này giả định doanh số bán xe điện chạy bằng pin đạt mức 100% từ năm 2035 trở đi thì sẽ dẫn đến lượng xe ô tô toàn cầu gần như được điện hóa hoàn toàn vào năm 2050 (97% là xe BEV). 100% số xe ô tô điện bán ra sẽ làm giảm nhu cầu dầu mỏ toàn cầu (không bao gồm nhiên liệu sinh học) xuống mức tương tự như năm 2010. Lượng khí thải CO₂ sẽ giảm khoảng 4% so với OUTLOOK đối với mức giảm lượng khí thải CO₂ của các xe ô tô hạng nhẹ do được bù đắp một phần bởi lượng khí thải do gia tăng các nhà máy phát điện. OUTLOOK cũng dự báo rằng hiệu quả sử dụng nhiên liệu sẽ được cải thiện với tốc độ tăng khoảng gấp đôi trên số liệu quan sát từ năm 2000 đến năm 2021. Nếu tốc độ cải thiện tương tự như mức lịch sử thì nhu cầu nhiên liệu vào năm 2050 có thể sẽ tăng cao hơn gần 3 triệu thùng mỗi ngày.

Tất cả các phương thức vận chuyển thương mại đều tăng

Vận chuyển thương mại sẽ tăng lên ở tất cả các khu vực trên thế giới với 80% mức tăng trưởng ở các nước đang phát triển được thúc đẩy bởi sự gia tăng dân số và GDP. Trong khi tất cả các khu vực trên thế giới đều có nhu cầu gia tăng thì riêng tại khu vực Châu Á-Thái Bình Dương lại dẫn đầu mức tăng trưởng khi chiếm hơn 40% nhu cầu năng lượng vận chuyển thương mại vào năm 2050. Những cải thiện liên tục về hiệu quả sẽ làm giảm nhu cầu năng lượng của ngành giao thông vận tải vốn dĩ có lịch sử gắn liền với việc mở rộng hoạt động kinh tế. Tất cả các phương thức vận chuyển thương mại đều phát triển từ năm 2021 đến năm 2050, trong đó vận chuyển hạng nặng đường bộ tăng trưởng nhiều nhất và vận chuyển bằng đường hàng không tăng trưởng nhanh nhất. Phương tiện vận tải được điện hóa đóng vai trò là một trong một số phương tiện vận chuyển nhất định ví như xe tải và xe buýt đường ngắn song lại ít phù hợp hơn đối với các chuyến bay đường dài, hàng hải quốc tế hoặc hàng không là những lĩnh vực đòi hỏi khả năng lưu trữ năng lượng cao hơn để đáp ứng các yêu cầu về phạm vi tầm hoạt động của phương tiện.

Khí hydrogen dự kiến ​​sẽ được sử dụng trong lĩnh vực vận chuyển thương mại khi công nghệ đổi mới sáng tạo được cải thiện giúp làm giảm chi phí và phát triển chính sách để hỗ trợ phát triển cơ sở hạ tầng cần thiết. Khí tự nhiên hóa lỏng (chuyên chở trên tàu LNG chuyên dụng) và nhiên liệu sinh học (nhiên liệu hàng không bền vững) dự kiến ​​sẽ chiếm thị phần lớn hơn phương tiện sử dụng điện trong các lĩnh vực này.

Bức tranh toàn cảnh của xe tải hạng nặng

Nhu cầu vận chuyển bằng phương tiện hạng nặng được thúc đẩy bởi hoạt động mở rộng kinh tế dẫn đến việc tăng trưởng thương mại và vận chuyển hàng hóa trên khắp các đại dương, quốc gia và thành phố toàn cầu. Nhu cầu về nhiên liệu trong lĩnh vực này bị tác động bởi chủng loại xe tải hạng nặng cũng như việc sử dụng số phương tiện này. Chính vì vậy mà việc hiểu rõ động lực của số phương tiện này và việc sử dụng nhiên liệu phù hợp là rất quan trọng để dự đoán nhu cầu năng lượng trong tương lai. Ví dụ, một phương tiện thương mại hạng nhẹ (LCV) được dùng để giao hàng nội thành có nhu cầu năng lượng khác so với một phương tiện thương mại hạng nặng (HCV) để vận chuyển hàng hóa xuyên quốc gia. Số lượng các loại xe tải hạng nặng cũng phân bố khác nhau tùy theo khu vực, vùng, lãnh thổ quốc gia.

Kết hợp sử dụng nhiên liệu/số lượng xe vận tải hạng nặng năm 2015

Nguồn: IEA The Future of Trucks 2017, ExxonMobil analysis (2019)

Phân tích về chủng phương tiện xe ô tô và việc sử dụng xe tải hạng nặng đóng một vai trò quan trọng trong việc tìm hiểu các loại nhiên liệu thay thế có sẵn để thay thế trong vận chuyển thương mại đường bộ. Năm 2015, số phương tiện xe tải hạng nặng đường dài HCV đã chiếm khoảng 15% tổng số xe ô tô và sử dụng khoảng 55% nhiên liệu cho hoạt động vận tải đường bộ do khả năng tải trọng nặng vận chuyển trên quãng đường dài.

Nhu cầu năng lượng vận chuyển: Nhịp cầu giữ nhiệt độ trái đất xuống dưới 2°C

Nguồn: IPCC: AR6 Scenarios Database hosted by IIASA release 1.0 average of IPCC C3: “Likely below 2°C” scenarios

OUTLOOK dự đoán đến năm 2050, xe lai sạc điện (plug-in hybrid PHEV), pin điện và pin nhiên liệu sẽ tăng lên khoảng 44% số lượng xe (920 triệu chiếc) và hơn 50% doanh số bán ô tô mới là do nhờ cắt giảm chi phí pin, các chính sách giảm ống xả khí thải, cải thiện hiệu quả và giảm sự phụ thuộc vào năng lượng đối với các nước nhập khẩu dầu. Nhu cầu về nhiên liệu giàu năng lượng tăng khiến phương tiện vận chuyển thương mại khó điện hóa nhanh hơn. Tốc độ tăng trưởng hàng năm từ năm 2021 đến năm 2050 của xe điện trênc ác phương tiện vận chuyển nêu trong OUTLOOK có thể so sánh với tốc độ tăng trưởng trung bình hằng năm theo kịch bản của IPCC trong khoảng thời gian tương tự.

Nhu cầu dầu mỏ ở mức thấp hơn trong các kịch bản của IPCC phản ánh các giả định về chuyển đổi nhiên liệu và tăng hiệu suất phương tiện sử dụng. Ví dụ hoạt động vận chuyển cơ bản tương tự như OUTLOOK, hiệu quả sử dụng nhiên liệu ở mức trung bình của kịch bản IPCC sẽ cao hơn khoảng 30% vào năm 2050. Nhiên liệu sinh học có thể đóng một vai trò quan trọng, đặc biệt là trong các lĩnh vực khó loại bỏ carbon hơn như vận chuyển hàng không và đường biển, đòi hỏi phải tăng quy mô đáng kể sản xuất nhiên liệu sinh khối và chuyển đổi các nhà máy hóa lọc dầu sang nhà máy lọc sinh học. Vào năm 2050, cả OUTLOOK và mức bình quân theo các kịch bản IPCC đều cho thấy nhiên liệu sinh học chiếm từ 11% đến 12% tổng nhu cầu năng lượng vận chuyển toàn cầu. Với nhu cầu vận chuyển tổng thể cao hơn, điều này có nghĩa là OUTLOOK sẽ dự báo yêu cầu nhu cầu nhiên liệu sinh học hiện nay cao gấp khoảng bốn lần so với mức dự báo trung bình của IPCC là khoảng ba lần. Hydrogen hoặc nhiên liệu dựa trên hydrogen như amoniac cũng có thể trở thành một phần của giải pháp dành cho vận chuyển thương mại với sự gia tăng đáng kể lượng hydrogen được sản xuất.

Các tòa nhà chung cư và thương mại

Khi dân số thế giới tăng lên và sự thịnh vượng tăng lên thì sẽ cần nhiều năng lượng hơn để cung cấp năng lượng cho từng hộ gia đình, văn phòng, trường học, trung tâm mua sắm, bệnh viện, v.v. Lĩnh vực này cũng có yêu cầu dành năng lượng cần thiết cho các cửa hàng tạp hóa, cửa hàng bán lẻ, cơ sở thể thao và trung tâm văn hóa cũng như một vài nơ khác nữa. Nhu cầu năng lượng của các tòa nhà chung cư được dự đoán sẽ tăng khoảng 15% cho đến năm 2050. Do nền kinh tế của các quốc gia đang phát triển có dấu hiệu tăng trưởng thì mức sử dụng điện trung bình của hộ gia đình trên toàn thế giới sẽ tăng khoảng 75% từ năm 2021 đến năm 2050. Hiệu quả năng lượng đóng một vai trò lớn trong việc hạn chế tăng trưởng nhu cầu năng lượng trong khu vực đông dân cư và thương mại bởi vì có các thiết bị điện hiện đại, vật liệu tiên tiến và các chính sách định hình tương lai.

Nhu cầu dịch chuyển sang các nước đang phát triển với tốc độ tăng trưởng chủ yếu nhờ vào cung cấp điện

Sự thịnh vượng ngày càng tăng và hoạt động thương mại mở rộng dẫn đến nhu cầu năng lượng tăng khoảng 15% trên toàn cầu. Sự tăng trưởng mạnh mẽ của tầng lớp trung lưu ở các nước đang phát triển cũng làm tăng nhu cầu năng lượng khoảng 35%. Cải thiện hiệu quả xây dựng sẽ còn làm giảm nhu cầu năng lượng ở các nước phát triển khoảng 15% vào năm 2050. Trên toàn cầu, nhu cầu điện tăng 1,8% mỗi năm, chiếm gần 50% sản lượng điện tiêu thụ của ngành này vào năm 2050 do nhu cầu về sinh khối, than đá và dầu khí truyền thống đều giảm.

Sản xuất công nghiệp

Hiện có gần một nửa sản lượng năng lượng sử dụng trên thế giới được dành cho hoạt động sản xuất công nghiệp. Khi tầng lớp trung lưu toàn cầu tiếp tục tăng lên thì nhu cầu về các sản phẩm lâu bền, trang thiết bị và hàng hóa tiêu dùng sẽ tăng lên. Việc sản xuất những sản phẩm này và các bộ phận liên quan cũng sẽ cần nhiều hoạt động sản xuất công nghiệp hơn và nhiều năng lượng hơn.

Hiện sản xuất công nghiệp phát triển mạnh ở các thị trường mới nổi như Ấn Độ, Đông Nam Á, khu vực Trung Đông và Châu Phi cũng như phát triển ở các quốc gia đã phát triển khi mà các doanh nghiệp và người tiêu dùng cố gắng giảm tác động đến môi trường bằng cách sử dụng năng lượng sạch một cách có hiệu quả hơn. Tăng trưởng công nghiệp cần đòi hỏi nhu cầu tiêu thụ năng lượng cũng như sự đổi mới sáng tạo. OUTLOOK dự báo những tiến bộ về công nghệ sáng tạo mới cũng như sự chuyển dịch ngày càng tăng sang các dạng năng lượng sạch hơn như điện và khí đốt tự nhiên hóa lỏng. Ngành công nghiệp trong tương lai sẽ sản xuất được nhiều hàng hóa hơn với tiêu tốn ít năng lượng và khí phát thải hơn so với mức như hiện nay.

Quan điểm lịch sử về nhu cầu sản phẩm công nghiệp

Nhu cầu về các sản phẩm công nghiệp khác nhau đã tăng trưởng mạnh mẽ trong những thập kỷ gần đây. Hiệu quả đạt được là đã giữ cho nhu cầu năng lượng không tăng nhanh như sản xuất và lượng phát thải khí nhà kính trên mỗi đơn vị năng lượng sơ cấp được sử dụng (không bao gồm lượng khí phát thải liên quan đến điện được sử dụng) vẫn ở mức khá ổn định. Dự báo xu hướng nhu cầu sản phẩm công nghiệp ngày càng tăng khi ngày càng có nhiều người tầng lớp trung lưu trên thế giới và được tiếp cận với các sản phẩm thiết yếu dành cho cuộc sống hiện đại.

Xử lý lượng khí thải CO₂ từ việc sử dụng năng lượng trong ngành công nghiệp sẽ là chìa khóa vấn đề này. Việc chuyển dịch sang sử dụng nhiên liệu có hàm lượng carbon thấp hơn như khí tự nhiên và hydrogen sẽ là rất quan trọng cũng như việc sử dụng phương tiện điện hóa và CCS ngày càng gia tăng trên toàn cầu; nhựa được sử dụng để bảo quản thực phẩm, vật tư y tế, sản phẩm tẩy rửa, xe điện và nhiều đồ gia dụng khác; xi măng rất cần thiết để xây đập (thủy điện), các tòa nhà ở và làm việc tiết kiệm năng lượng và nhiều lĩnh vực hơn thế nữa; nhôm thì được sử dụng trong mạng lưới lưới điện, xây dựng và phương tiện vận chuyển, đi lại; thép được sử dụng để xây dựng công trình với quy mô lớn, vận chuyển container, chế tạo xe lửa và tàu thủy…

Sử dụng năng lượng trong ngành công nghiệp hỗ trợ tiến bộ kinh tế

Nhu cầu năng lượng trong công nghiệp toàn cầu – Triệu tỷ Btu

Công nghiệp nặng chuyển đổi sang nhiên liệu sạch hơn

Tăng trưởng 2021 - 2050 – Triệu tỷ Btu

Ngành công nghiệp cung cấp khoảng một tỷ công ăn việc làm cho những người lao động để sinh sống, học tập mua sắm và lo nơi ăn chốn ở hằng ngày cũng như cải thiện cuộc sống trên khắp thế giới. Dân số thế giới gia tăng và sự thịnh vượng thúc đẩy nhu cầu về xây dựng các thành phố hiện đại, trang thiết bị y tế, phương tiện di chuyển và thiết bị gia dụng, tất cả đều làm gia tăng nhu cầu về thép, xi măng và hóa chất. Năm 2021, ngành công nghiệp đã sử dụng khoảng một nửa lượng điện của thế giới và gần bằng năng lượng sơ cấp của ngành giao thông vận tải và khu dân cư/thương mại cộng lại. Hiện các chọn lựa của người tiêu dùng ngày càng tăng cao nhằm “giảm thiểu, tái sử dụng, tái chế” năng lượng cũng như nỗ lực của nhà sản xuất nhằm cải thiện quy trình và hiệu quả công nghiệp để có thể tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu khí phát thải nhà kính ra môi trường. Các ngành công nghiệp nặng (sản xuất thép, xi măng, kim loại) và hóa chất (sản xuất nhựa, phân bón và các sản phẩm hóa chất khác) dự kiến ​​sẽ chiếm gần như toàn bộ mức tăng trưởng đến năm 2050.

Dầu thô, khí đốt và điện thúc đẩy tăng trưởng công nghiệp

Đơn vị: Triệu triệu Btu

Ngành công nghiệp hiện sử dụng các sản phẩm năng lượng vừa làm nhiên liệu vừa làm nguyên liệu cho hóa chất, nhựa đường, chất bôi trơn, sáp và các sản phẩm đặc biệt khác. Việc chuyển dịch sang sử dụng nhiên liệu có hàm lượng carbon thấp hơn giúp giảm khoảng 25% lượng khí thải trực tiếp của ngành công nghiệp vào năm 2050 so với năm 2021 ngay cả khi nhu cầu năng lượng sơ cấp tăng hơn 10%. Dầu thô, khí đốt tự nhiên và điện đóng góp gần như toàn bộ năng lượng cần thiết để thay thế than đá cũng như đáp ứng mức tăng trưởng năng lượng công nghiệp đến năm 2050. Dầu khí phát triển do tính chất đặc biệt thích hợp làm nguyên liệu. Các công ty chọn khí tự nhiên và điện vì tính linh hoạt, tiện lợi và lượng khí thải trực tiếp thấp hơn. Việc sử dụng than đá giảm khi các quốc gia và doanh nghiệp cố gắng cắt giảm tác động đến môi trường song than đá dự báo ​​sẽ tiếp tục đóng một vai trò trong sản xuất thép và xi măng.

Mức độ năng lượng trong công nghiệp nặng được cải thiện

Mức độ năng lượng của ngành công nghiệp – Nghìn Btu trên mỗi đô la GDP (2015$)

Mức độ sử dụng năng lượng của ngành công nghiệp nặng đo lượng năng lượng được sử dụng trong ngành công nghiệp nặng và sản xuất trên mỗi đồng đô la của GDP, đồng thời tạo ra nhiều giá trị hơn với ít năng lượng hơn với tác động tích cực cả về mặt kinh tế lẫn môi trường đối với các công ty sản xuất và các quốc gia. Các nước phát triển có mức độ sử dụng năng lượng thấp hơn do nền kinh tế chủ yếu dựa trên dịch vụ và lợi thế của các ngành công nghiệp tiết kiệm năng lượng và có giá trị cao hơn. Mức độ dùng năng lượng của Trung Quốc tăng vọt khi đầu tư vào cơ sở hạ tầng và công nghiệp nặng, góp phần cải thiện nhanh chóng nền kinh tế tăng trưởng và hiệu quả tăng lên.

Tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng thông qua những tiến bộ trong công nghệ đổi mới sáng tạo, quy trình và dịch vụ hậu cần đều có thể giúp các công ty duy trì tính cạnh tranh và góp phần tăng cường mức độ sử dụng năng lượng toàn cầu.

Người tiêu dùng yêu cầu gia tăng nhu cầu về chất hóa học

Tăng trưởng chăn nuôi và năng lượng – Triệu tỷ Btu

Hóa chất là nền tảng tạo nên hàng nghìn sản phẩm mà con người sử dụng hàng ngày. Nhu cầu về phân bón, mỹ phẩm, dệt may và nhựa tăng trưởng đến năm 2050 khi mức sống ngày càng tăng cho phép mọi người mua nhiều thiết bị y tế, thực phẩm, ô tô, máy tính và đồ gia dụng hơn. Sản xuất hóa chất của khu vực Châu Á-Thái Bình Dương rất phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu của tầng lớp trung lưu đang gia tăng. Các nhà sản xuất hóa chất ở Hoa Kỳ và khu vực Trung Đông khai thác nguồn cung cấp năng lượng dồi dào với giá cả phù hợp (được sử dụng làm nguyên liệu và nhiên liệu) để đạt được lợi thế cạnh tranh. Châu Âu, Nga, Hàn Quốc và Nhật Bản vẫn là những nước đóng góp quan trọng vào sản xuất hóa chất toàn cầu.

Sản xuất hóa chất phụ thuộc vào dầu thô và khí đốt tự nhiên

Đơn vị: Thế giới – Triệu triệu Btu

Ngành công nghiệp hóa chất sử dụng các sản phẩm hydrocarbon làm nguyên liệu và nhiên liệu; naphtha và khí tự nhiên hóa lỏng chủ yếucũng được sử dụng làm nguyên liệu; khí tự nhiên được sử dụng cũng làm nguyên liệu (đặc biệt là phân bón) và nhiên liệu. Việc sử dụng khí tự nhiên hóa lỏng tăng khoảng 40% từ năm 2021 đến năm 2050 do hoạt động sản xuất dầu thô và khí đốt tự nhiên độc đáo ở Hoa Kỳ (đầu đá phiến) giúp làm tăng nguồn cung; naphtha dự kiến ​​sẽ vẫn là nguyên liệu chủ đạo ở Châu Á; khu vực Trung Đông dự kiến ​​sẽ chủ yếu dựa vào khí tự nhiên hóa lỏng và khí đốt tự nhiên. Những tiến bộ đạt được trong lĩnh vực vật liệu nhựa và quy trình hóa học có thể giúp tiết kiệm năng lượng khi ngành này tiếp tục đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người tiêu dùng về các sản phẩm hiệu suất cao.

Nhu cầu năng lượng công nghiệp không bao gồm nguyên liệu thô

Đơn vị: Triệu triệu Btu

Việc chuyển đổi và loại bỏ carbon trong ngành sản xuất công nghiệp sẽ là một thách thức do mức độ rộng lớn và phức tạp, đồng thời cần lượng nhiệt lớn để tạo ra các vật liệu cơ bản như xi măng và thép. Các kịch bản OUTLOOK cho thấy sẽ cần nhiều nỗ lực hơn nữa để tiếp tục tiến trình loại bỏ carbon trong ngành nhằm cắt giảm lượng khí phát thải xuống mức theo như các kịch bản IPCC. Sự chuyển đổi từ than đá sang nhiên liệu có hàm lượng carbon thấp hơn là chủ đề trong cả hai kịch bản OUTLOOK và IPCC. Khí tự nhiên và hydrogen được sử dụng thông dụng nhằm cắt giảm lượng khí thải từ việc sử dụng than đá. Điện khí hóa sẽ cần phải được cung cấp cho các quy trình sản xuất công nghiệp có nhiệt độ cao hơn nữa, đòi hỏi phải nghiên cứu sâu hơn về các vật liệu được sử dụng cho các thiết bị có thể đáp ứng các kỹ thuật sản xuất mới này.

Thu hồi và lưu trữ carbon cung cấp một giải pháp có thể mở rộng để thu giữ lượng khí phát thải từ cả quá trình sử dụng và xử lý năng lượng, ví dụ như từ sản xuất xi măng. Các cụm công nghiệp lớn có thể được hưởng lợi từ việc kết hợp các dòng khí thải CO₂ thu được để tăng hiệu quả lưu trữ.

Điện và sản xuất điện

Hiện nhu cầu điện toàn cầu tăng hơn 80%. Nhu cầu về điện dự kiến sẽ tiếp tục tăng trên toàn cầu, chủ yếu được cung cấp bởi sự tăng trưởng của điện gió, năng lượng mặt trời, điện khí tự nhiên và điện hạt nhân. Bên cạnh việc đáp ứng nhu cầu dân dụng, thương mại và công nghiệp, nhu cầu điện ngày càng tăng còn được thúc đẩy bởi sự phát triển của xe điện trong giao thông phương tiện vận tải hạng nhẹ. Việc giảm chi phí pin trong ngành giao thông vận tải đang được tận dụng cho các ứng dụng khác, bao gồm cả việc lưu trữ điện với quy mô lớn hơn.

Ngày nay, pin chiếm một phần nhỏ công suất lắp đặt trên lưới điện, chủ yếu được sử dụng để lưu trữ điện trong thời gian ngắn. Sản lượng ngày càng tăng từ năng lượng gió và năng lượng mặt trời phụ thuộc vào thời tiết sẽ tạo ra nhiều hệ thống truyền tải điện hơn, nhiều kho lưu trữ hơn và nhiều nhà máy điện khí tự nhiên hơn nhằm cung cấp dự nguồn điện phòng một cách nhanh chóng để giải quyết các nhu cầu đạt đỉnh trong thời gian ngắn. Để duy trì nguồn điện đáng tin cậy với giá cả phải chăng, thế giới sẽ cần các giải pháp mới có thể triển khai ở quy mô thương mại.

Sản xuất điện làm nổi bật sự đa dạng khu vực

Điện năng phân phối ròng (Đơn vị: Nghìn terawatt giờ)

Cơ cấu sản xuất điện thay đổi theo vùng địa lý dựa trên các yếu tố bao gồm chi phí công nghệ, nguồn lực sẵn có trong nước và các mục tiêu chính sách (ví dụ: tiêu chuẩn danh mục đầu tư tái tạo cho điện địa phương). Phần lớn thế giới tiếp tục chuyển hướng sang các nguồn phát thải thấp hơn để sản xuất điện, dẫn đầu là điện gió và mặt trời, khí tự nhiên và hạt nhân dựa trên các cơ hội và chính sách của từng nước.

Năm 2021, nhiệt điện bằng than đá là nguồn cấp điện hàng đầu (chiếm khoảng 45% ở các nước đang phát triển). Điện đốt bằng than của Trung Quốc được dự báo sẽ giảm hơn 1/3 cho đến năm 2050 và sẽ được thay thế chủ yếu bằng sự kết hợp giữa điện gió, hạt nhân, khí tự nhiên và năng lượng mặt trời. Tỷ lệ sử dụng điện trong giao thông vận tải dự kiến ​​sẽ tăng từ mức thấp hiện nay so với sự phổ biến ngày càng tăng của xe điện do pin rẻ hơn và mục tiêu tiết kiệm nhiên liệu/khí thải đã đề ra.

Năng lượng tái tạo và khí tự nhiên thống trị mức tăng trưởng

Tăng trưởng toàn cầu 2021-2050 (Đơn vị: nghìn TWh (phân phối ròng))

Sự thâm nhập thị trường của năng lượng tái tạo gia tăng khắp các khu vực

Tỷ lệ điện gió/mặt trời trong lượng điện được cung cấp – % tỷ lệ TWh

ản xuất điện gió và mặt trời tăng trưởng mạnh nhất đến năm 2050 nhờ việc giảm chi phí công nghệ (đặc biệt là năng lượng mặt trời) và các chính sách nhằm giảm lượng khí thải CO₂. Khí tự nhiên phát triển cả trong và ngoài các nước phát triển, nơi mức độ tăng trưởng đến từ việc chuyển đổi từ than đá sang khí đốt. 40% mức tăng trưởng khí đốt tự nhiên ở các quốc gia đang phát triển diễn ra ở khu vực Trung Đông và Châu Phi nơi chủ yếu sản xuất khí đốt.

Hầu hết điện hạt nhân mới được xây dựng ở Trung Quốc với nhu cầu được dự đoán sẽ giảm ở các nước phát triển do một số nước đã ngừng sản xuất điện hạt nhân. Thị phần của điện đốt than giảm từ 45% xuống 20% ​​vào năm 2050 ở các nước đang phát triển và từ 20% xuống 1% ở các nước phát triển do thế giới đặt mục tiêu cắt giảm lượng khí thải nhà kính. Điện gió và mặt trời phát triển trên toàn cầu song mức độ thâm nhập thị trường vào năm 2050 thay đổi tùy theo chất lượng tài nguyên thiên nhiên và hỗ trợ chính sách của chính phủ. Trên toàn cầu, tỷ lệ điện năng được cung cấp từ điện gió và mặt trời tăng lên từ mức 10% (2021) lên 40% (2050).

Năm 2050, điện gió và mặt trời dự kiến ​​sẽ cung cấp khoảng 50% nhu cầu điện năng ở Châu Âu và Bắc Mỹ, góp phần thực hiện các mục tiêu chính sách về năng lượng tái tạo. Tăng trưởng năng lượng tái tạo ở khu vực Châu Á-Thái Bình Dương góp phần cải thiện chất lượng không khí tại mỗi quốc gia và các mục tiêu về an ninh năng lượng. Mức độ thâm nhập thị trường cao có thể phải chịu thêm chi phí để duy trì quản lý tình trạng gián đoạn thông qua việc tạo dự phòng linh hoạt, xây dựng hệ thống truyền tải điện và lưu trữ để đảm bảo cung cấp điện một cách đáng tin cậy.

Các lựa chọn chính sách hoặc công nghệ khác nhau có thể tác động đến nhu cầu khí đốt

Mức độ nhu cầu khí đốt tự nhiên toàn cầu (Đơn vị: tỷ feet khối mỗi ngày)

Năng lượng gió và năng lượng mặt trời với chi phí sản xuất thấp hơn và khả năng lưu trữ hiệu quả hơn có thể gia tăng thị phần lên 50% tổng sản lượng điện. Với tỷ trọng năng lượng mặt trời và điện gió cao hơn và giảm tỷ lệ sử dụng than đá và khí đốt tự nhiên sẽ làm giảm nhu cầu khí đốt tự nhiên toàn cầu khoảng 60 tỷ feet khối mỗi ngày. Sự suy giảm sản lượng điện đốt bằng than đá xảy ra chủ yếu là ở các nước phát triển cho đến năm 2050. Việc dịch chuyển 50% lượng điện từ than đá còn lại chuyển sang khí đốt tự nhiên sẽ làm tăng nhu cầu khí đốt tự nhiên lên khoảng 14%.

Hiện OUTLOOK quan sát khá chặt chẽ các chuyển động về công nghệ đổi mới sáng tạo mới, thị trường và chính sách để xác định các chỉ dấu dẫn đến những kết quả tăng hay giảm có thể xảy ra.

Sản xuất điện: Nhịp cầu kết nối mục tiêu giữ nhiệt độ trái đất nóng lên dưới 2°C

Đơn vị Triệu triệu Btu

Với mức độ điện khí hóa cao của các thiết bị sử dụng đầu cuối, các kịch bản IPCC yêu cầu ttăng rung bình gấp đôi năng lượng đầu vào để sản xuất ra lượng điện cần thiết so với mức hiện nay. Để đạt được mức năng lượng tái tạo như dự báo trong các kịch bản nêu trên thì sẽ cần phải triển khai năng lượng mặt trời và gió nhanh hơn nữa. Năng lượng mặt trời sẽ được yêu cầu triển khai với tốc độ gấp sáu lần tốc độ tăng trong lịch sử gần đây trong ba thập kỷ tới; tốc độ điện gió tăng gấp khoảng bốn lầnso với tốc độ gần đây. OUTLOOK dự báo năng lượng mặt trời và gió sẽ được triển khai với tốc độ nhanh gấp đôi so với tốc độ tăng trong lịch sử, có tính đến hỗ trợ chính sách sẵn có và giảm các lĩnh vực có hiệu quả với chất lượng tài nguyên thấp hơn.

Năng lượng hạt nhân tăng mức đóng góp vào sản xuất điện trong các kịch bản của IPCC, tăng lên mức cao hơn 35% so với dự báo của OUTLOOK vào năm 2050. Triển vọng dự báo lượng điện sản xuất từ than đá cung cấp sẽ giảm 30% so với mức năm 2021trong khi các kịch bản của IPCC lại dự báo mức giảm là hơn 80%. Vai trò của khí đốt tự nhiên sẽ tăng gần 60% trong dự báo OUTLOOK trong khi các kịch bản của IPCC lại đưa ra mức giảm tới 15%./.

Tuấn Hùng