Suốt chiều dài lịch sử của nhân loại, năng lượng luôn luôn nắm giữ vai trò cực kỳ quan trọng. Năng lượng là điều kiện tiên quyết để nhân loại hình thành và phát triển các nền văn minh. Do đó, bài toán về nguồn năng lượng tối ưu luôn là ưu tiên ở mọi thời kỳ. Nhân loại đã tiến những bước dài khi phát triển từ sử dụng các nguồn năng lượng sơ khai như lửa, nước và gió tới việc khai thác được nhiên liệu hóa thạch.
Tuy nhiên, nhiên liệu hóa thạch không phải là giải pháp dài lâu; do đó, nhân loại cần tìm ra các nguồn năng lượng mới bền vững và tối ưu hơn. Hiện nay, chúng ta đã và đang khai thác và tận dụng các nguồn năng lượng tái tạo, từng bước thay thế các loại năng lượng truyền thống.
Bên cạnh điện gió và điện mặt trời đã tương đối quen thuộc; chúng ta còn có thể sử dụng những nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng sinh học, năng lượng thủy triều; địa nhiệt, và hydrogen. Tuy nhiên, do khuôn khổ bài viết có hạn, nên chúng ta sẽ chỉ tìm hiểu các loại năng lượng tái tạo là địa nhiệt, sinh khối và hydrogen.
Vì sao chuyển dịch năng lượng đã, đang và sẽ là xu hướng tất yếu trong tương lai? Hãy cùng thử đi tìm câu trả lời qua nội dung của bài viết sau nhé!

Năng lượng địa nhiệt

Một trong những nguồn năng lượng mới đang dần được sử dụng nhiều hơn để sản xuất điện chính là địa nhiệt. Đây là nguồn năng lượng được khai thác từ nhiệt trong tâm Trái Đất. Nguồn năng lượng này có nguồn gốc từ sự hình thành ban đầu của hành tinh, hình thành thông qua hoạt động phân hủy phóng xạ của các khoáng vật, và từ năng lượng mặt trời được hấp thụ tại bề mặt Trái Đất. Năng lượng địa nhiệt đã được sử dụng để làm nóng nước từ thời xưa, nhưng ngày nay công dụng chủ yếu là để sản xuất điện.
Khi sử dụng địa nhiệt để sản xuất điện, nhiệt được đưa từ tâm trái đất và chuyển đổi thành động năng và sau đó thành điện năng. Việc sản xuất năng lượng địa nhiệt phổ biến nhất liên quan đến việc đưa chất lỏng địa nhiệt (có thể là nước nóng, hơi nước, hoặc hỗn hợp của cả hai trong hệ thống thủy nhiệt) từ sâu dưới đất lên bề mặt, sau đó chuyển thành hơi nước áp lực để quay tuabin.
Địa nhiệt là dạng năng lượng sạch do lượng khí nhà kính thải ra rất ít và không ảnh hưởng nhiều đến môi trường. So với các dạng năng lượng tái tạo khác như gió, thủy điện hay điện mặt trời, địa nhiệt không phụ thuộc vào các yếu tố thời tiết và khí hậu. Hơn nữa, nguồn năng lượng này cũng cho công suất cao và rất dồi dào do tâm Trái Đất vẫn sẽ còn tiếp tục tỏa nhiệt trong hàng tỷ năm nữa. Ở Việt Nam, tiềm năng của địa nhiệt được đánh giá là vào khoảng 460 MW, các địa điểm có thể khai thác tập trung chủ yếu ở Bắc bộ và Trung bộ. [1]
Tất nhiên, địa nhiệt cũng có một số điểm hạn chế nhất định. Nguồn năng lượng này hầu như chỉ có thể được khai thác ở một số địa điểm nhất định như các vùng ở gần ranh giới kiến tạo mảng địa chất. Mặc dù ngày càng có thêm nhiều công nghệ để khai thác năng lượng địa nhiệt, nhưng không phải nơi nào cũng đủ điều kiện. Một nhược điểm nữa là công nghệ hiện tại mới chỉ khai thác được nguồn địa nhiệt ở các tầng nông dưới bề mặt; do đó tiềm năng của loại năng lượng này vẫn chưa được tận dụng hết.

Năng lượng sinh khối

Một nguồn năng lượng tái tạo cũng có tiềm năng rất lớn là năng lượng sinh khối. Hiểu một cách đơn giản thì sinh khối là các dạng vật liệu - có nguồn gốc thực vật như trấu, gỗ, vỏ cây, ... Trước đây, con người đã khai thác nhiều dạng sinh khối, như dùng củi và cỏ khô phục vụ sinh hoạt như nấu ăn và sưởi ấm. Hiện nay, sinh khối được sử dụng nhiều hơn trong các ngành công nghiệp để sản xuất điện và/hoặc nhiệt, phục vụ cho các mục đích sản xuất khác nhau.  Ví dụ, vỏ trấu được sử dụng làm nhiên liệu đốt cho các lò sấy lúa của các nhà máy xay xát, hoặc sau quá trình ép đường, bã mía được dùng để làm nhiên liệu đốt cho quá trình sinh hơi và phát điện của các nhà máy mía đường. 
Mặc dù việc đốt sinh khối có thải ra khí CO2, nhưng sinh khối vẫn được coi là nguồn năng lượng tái tạo, do hấp thụ CO2 trong quá trình sinh trưởng và thải ra lượng tương đương khí đốt cháy, qua đó trung hòa CO2. Vì vậy, sinh khối được xem là một nguồn năng lượng quan trọng của tương lai và có tiềm năng để thay thế than và dầu.
Ở Việt Nam, các cây trồng và phế phụ phẩm của ngành nông-lâm-nghiệp đã và đang được khai thác và chế biến thành các dạng nhiên liệu nén (viên nén gỗ, củi trấu ép), phục vụ cho nhu cầu trong nước và xuất khẩu. HIện tại, Việt Nam là một trong số quốc gia xuất khẩu viên nén lớn nhất thế giới. 
Qua phân tích các đặc thù và ưu thế của Việt Nam, ông Christoph Kwintkiewicz là tư vấn của Tổ chức Hợp tác Quốc tế Đức GIZ trong Hội thảo “Ứng dụng công nghệ đồng đốt tại các nhà máy nhiệt điện ở Việt Nam: Tiềm năng sinh khối và công nghệ hiện có” đã khuyến nghị nước ta nên sử dụng nguồn viên nén gỗ cho các nhà máy điện than và đồng đốt thay than để giảm CO2. Ông Kwintkiewicz cũng nhận định rằng:
“Nếu thay thế 10% lượng than nhập khẩu hàng năm (tương đương với 4.000 triệu tấn) bằng nguồn sinh khối địa phương, Việt Nam sẽ tiết kiệm được khoảng 1 tỷ USD mỗi năm, đồng thời tạo việc làm và thu nhập cho người dân địa phương.”
Cũng theo “Nghiên cứu công nghệ đồng đốt tại các nhà máy nhiệt điện than để xác định tiềm năng và cơ hội chuyển đổi nguồn nguyên liệu đầu vào thay thế cho than” do Tổ chức Hợp tác Quốc tế Đức GIZ thực hiện, tổng sản lượng sinh khối tiềm năng của Việt Nam vào khoảng 104,4 triệu tấn/năm. Tiềm năng trên tương đương với 47% lượng điện than của Việt Nam trong năm 2020 và lượng phát thải CO2 tương ứng. Đồng thời, đồng đốt trực tiếp với tỷ lệ phối trộn sinh khối dưới 10% (tính theo nhiệt lượng cấp vào của than) được đánh giá là công nghệ phù hợp nhất để áp dụng trong các nhà máy nhiệt điện của Việt Nam, do vốn đầu tư thấp và không có nhiều yêu cầu can thiệp chỉnh sửa vào hệ thống lò hơi hiện có. [2]
Tuy thế, nguồn sinh khối vẫn còn một số nhược điểm như tính không ổn định do phụ thuộc vào mùa vụ, bài toán về quản lý và lưu trữ, và bị cạnh tranh với ngành lương thực trong việc sử dụng đất và tài nguyên cho cây trồng. Thế nhưng xét về lâu dài, khi các nguồn nhiên liệu hóa thạch cạn kiệt thì sinh khối là vẫn là một nguồn năng lượng tiềm năng.

Năng lượng hydrogen

Bên cạnh nguồn năng lượng địa nhiệt và sinh khối, hydrogen cũng được coi là một giải pháp nhiều tiềm năng. Hydrogen có thể được khai thác trực tiếp hoặc tạo ra từ những nguồn sơ cấp ban đầu như nước hay các hợp chất hydrocarbon. 
Sản xuất điện từ hydrogen có nguyên lý tương đối đơn giản khi dựa trên phản ứng đảo ngược của điện phân nước. Hydro sau khi được tạo ra có thể được lưu trữ và được sử dụng để sản xuất điện khi cần. Điện sẽ được tạo ra thông qua kích hoạt phản ứng hoá học giữa hydro và oxy.
Có khá nhiều dạng năng lượng hydrogen khác nhau và được các nhà khoa học đặt tên theo màu sắc: xanh lá, xanh dương, xám, nâu, đen, tím, hồng, đỏ và trắng. Tuy có nhiều dạng như vậy, nhưng thực chất chỉ có hydrogen xanh lá được coi là năng lượng sạch 100% do quá trình sản xuất dạng năng lượng này sử dụng điện năng từ nguồn tái tạo như điện gió và điện mặt trời và không phát thải khí CO2 ra môi trường.
Hydrogen xanh là một phần quan trọng trong quá trình chuyển dịch năng lượng. Sử dụng hydrogen xanh làm nhiên liệu sẽ là giải pháp cho những ngành công nghiệp khó giảm phát thải như sản xuất xi măng, thép, hóa dầu, vận tải biển và hàng không. Ngoài ra, hydrogen xanh có thể lưu trữ lâu dài, tổn thất năng lượng thấp, vì vậy giúp ổn định nguồn cung cấp điện khi kết hợp với điện mặt trời và điện gió – những nguồn phát không liên tục do biến động theo điều kiện thời tiết.
Với nhiều ứng dụng đa dạng, quá trình sản xuất không quá phức tạp, đồng thời thân thiện với môi trường; hydrogen xanh lá được coi là nguồn năng lượng không phát thải có thể thay thế hiệu quả cho các nguồn nhiên liệu hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt. Nhiều quốc gia trên thế giới cũng đã coi hydrogen xanh lá là nguồn năng lượng sạch không thể thiếu trong cơ cấu năng lượng của họ và là yếu tố quan trọng để thực hiện mục tiêu trung hòa carbon vào năm 2050.
Theo kết quả nghiên cứu từ Viện Năng lượng, nhu cầu sử dụng hydrogen xanh lá cho phát triển các ngành kinh tế và đảm bảo không gây hại tới môi trường của Việt Nam là rất lớn. Do đó, Bộ Công Thương đã ban hành Chiến lược phát triển năng lượng hydrogen của Việt Nam giai đoạn đến 2030, tầm nhìn đến 2050. Theo đó, phát triển năng lượng hydrogen cần gắn với lộ trình chuyển đổi năng lượng, hướng tới mục tiêu xây dựng hệ sinh thái năng lượng hydrogen với hạ tầng đồng bộ, hiện đại, dựa trên năng lượng tái tạo, góp phần bảo đảm an ninh năng lượng. Chiến lược cũng góp phần thực hiện mục tiêu chống biến đổi khí hậu, tăng trưởng xanh và mục tiêu phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050 theo lộ trình và các cam kết của Việt Nam.
Nhược điểm lớn nhất của năng lượng hydrogen có lẽ nằm ở giá thành còn cao do cần nâng cấp cơ sở hạ tầng và chi phí đầu tư cao. Hơn nữa, việc vận chuyển hydrogen cũng cần có những giải pháp và phương tiện đặc thù.Tuy nhiên, có thể nhận thấy tiềm năng của hydrogen với các ngành công nghiệp và môi trường cực kỳ lớn. Hiện nay, nhiều quốc gia trên thế giới đang tích cực thực hiện nhiều hoạt động nghiên cứu để tìm kiếm các giải pháp khắc phục những nhược điểm nêu trên; do đó chúng ta hoàn toàn có thể hướng đến tương lai khi hydrogen trở thành trở nên phổ biến và được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
Các nguồn năng lượng tái tạo như địa nhiệt, sinh khối hay hydrogen đều có tiềm năng rất lớn để trở thành nhiên liệu của tương lai. Dù mỗi nguồn năng lượng đều có một số nhược điểm nhất định, nhưng sẽ đóng vai trò quan trọng trong xây dựng tương lai net-zero. Do đó, tìm cách để tối ưu hiệu quả của những nguồn năng lượng này, đồng thời đẩy mạnh xu hướng chuyển dịch năng lượng là bài toán cốt yếu chúng ta phải giải quyết.

Chuyển dịch năng lượng sẽ là xu hướng tất yếu trong tương lai

Chuyển dịch năng lượng có thể được hiểu là sự chuyển dịch các dạng năng lượng truyền thống sang các dạng năng lượng sạch và bền vững, đồng thời từng bước ngừng vận hành các nhà máy sử dụng nhiên liệu hóa thạch gây ô nhiễm môi trường.
Chuyển dịch năng lượng đang là xu hướng tất yếu trong bối cảnh nguồn năng lượng hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt và gây tác động không tốt đến môi trường. Quá trình chuyển dịch năng lượng toàn cầu đang có xu hướng tăng tốc trong giai đoạn vừa qua. Viễn cảnh các nước trên thế giới có thể sử dụng toàn bộ nguồn cung cho điện năng từ các nguồn năng lượng tái tạo (mặt trời, gió, địa nhiệt, sinh khối hay hydrogen xanh) hay việc các phương tiện giao thông, thay vì chạy bằng xăng dầu sẽ chạy bằng điện hay các dạng năng lượng lưu trữ từ nguồn năng lượng tái tạo đang từng bước trở thành hiện thực trong những thập niên sắp tới.
Quá trình chuyển dịch năng lượng toàn cầu sẽ giúp giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu, tạo ra một thế giới phát triển bền vững hơn, đồng thời đảm bảo tính công bằng cho tất cả mọi người (bao gồm các nhóm dễ bị tổn thương và các nhóm chịu ảnh hưởng trực tiếp/gián tiếp từ quá trình chuyển dịch năng lượng). Chuyển dịch năng lượng thành công sẽ mang tới nhiều cơ hội hơn cho các thế hệ tương lai với không khí trong lành hơn, nguồn nước sạch hơn, sức khỏe của con người và điều kiện môi trường được cải thiện và nâng cao.
Việt Nam là một trong số những quốc gia trong khu vực và trên thế giới đưa ra những cam kết mạnh mẽ về chuyển dịch năng lượng. Thủ tướng Phạm Minh Chính đã cam kết Việt Nam hướng tới đạt mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050 tại Hội nghị thượng đỉnh của Liên Hợp Quốc về Biến đổi khí hậu lần thứ 26 (COP 26). Để thực hiện được mục tiêu này, chính phủ và nhà nước đã và đang triển khai nhiều chính sách liên quan tới chuyển dịch năng lượng, trong đó có xu hướng chuyển dịch sang các nguồn năng lượng tái tạo và nghiên cứu các công nghệ mới.
Việt Nam có may mắn sở hữu nhiều nguồn năng lượng đa dạng và ngành năng lượng cũng đã đạt được những thành tựu đáng kể trong cung cấp năng lượng cho sự phát triển kinh tế - xã hội trong thời gian qua. Nhưng thực tế thì nước ta vẫn còn là một nước có mức sản xuất và tiêu thụ năng lượng tính theo đầu người thấp. Mức tiêu thụ năng lượng sơ cấp bình quân đầu người của Việt Nam chỉ bằng 58,21% của thế giới; bằng 26,21% của OECD (Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế); 32,60% của EU (Liên minh châu Âu) và rất thấp so với của nhiều nước trong khu vực và trên thế giới. Dự báo đến năm 2030, dân số Việt Nam sẽ tăng lên khoảng 105 triệu người. Quy mô nền kinh tế cũng sẽ theo đó mà tăng lên, dẫn đến nhu cầu về điện sẽ tăng gấp đôi hiện nay.
Để bảo đảm an ninh năng lượng, Việt Nam đã và đang phải đối mặt không ít thách thức. Đó là nhu cầu năng lượng ngày càng tăng cao gây sức ép lên kết cấu hạ tầng ngành năng lượng. Bên cạnh đó, thách thức về tác động môi trường của các hoạt động cung cấp năng lượng sẽ ngày càng gia tăng do nhu cầu năng lượng trong nước tăng nhanh, đi kèm với sự gia tăng nhanh chóng về tỷ trọng các nguồn nhiên liệu hóa thạch trong cơ cấu nguồn cung năng lượng.
Đáng chú ý hơn nữa là hạn chế về nguồn cung năng lượng sơ cấp trong nước dẫn đến sự phụ thuộc ngày càng tăng vào nguồn nhiên liệu nhập khẩu, nhất là nhiên liệu cho phát điện. Khi Việt Nam trở thành quốc gia nhập khẩu ròng năng lượng và tỷ trọng của năng lượng nhập khẩu trên tổng nguồn cung năng lượng sơ cấp tăng lên sẽ tác động lớn đến an ninh năng lượng quốc gia.
Do đó, bên cạnh việc có những chính sách khuyến khích và thúc đẩy các loại hình năng lượng tái tạo kết hợp cùng với nhiều giải pháp đồng bộ khác, giải pháp hữu hiệu nhất hiện nay vẫn phải là hành động thực tế - đẩy mạnh tiết kiệm và sử dụng năng lượng hiệu quả , đồng thời nghiên cứu các giải pháp, công nghệ để tối ưu hóa các nguồn năng lượng cũng như các giải pháp về lưu trữ điện năng.

Kết

Chuyển dịch năng lượng là xu hướng tất yếu với thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Do đó, song song với việc sử dụng tiết kiệm các nguồn nhiên liệu hóa thạch thì ứng dụng các nguồn năng lượng tái tạo cũng là điều vô cùng quan trọng. Trong những năm qua, các sự kiện về môi trường và năng lượng đã và đang thu hút được sự chú ý của ngày càng nhiều người hơn - đó thực sự là một tín hiệu đáng mừng.
Và để góp phần vào những nỗ lực chung của thế giới, Chương trình Hỗ trợ Năng lượng của Tổ chức Hợp tác Quốc tế Đức GIZ (GIZ ESP) sẽ tổ chức sự kiện cộng đồng và các hoạt động bên lề để hưởng ứng giờ Trái đất năm 2024, thông qua dự án CASE. Chương trình dự kiến sẽ diễn ra từ 09:00 – 14:00, thứ Bảy, ngày 23 tháng 03 năm 2024 tại Phố đi bộ Hồ Hoàn Kiếm; Hà Nội. Nếu như các bạn muốn có một ngày cuối tuần tham gia sự kiện bổ ích hưởng ứng giờ Trái Đất năm nay thì đây có lẽ sẽ là một lựa chọn đáng cân nhắc. Thông tin chi tiết về sự kiện mọi người có thể tham khảo ở đây: https://fb.me/e/1FmZZkqTU
Nguồn tham khảo số liệu:
[1]: Đánh giá tiềm năng, dự báo phát triển điện địa nhiệt trên thế giới và Việt Nam
[2]: Ứng dụng công nghệ đồng đốt: Cơ hội thúc đẩy chuyển dịch năng lượng tại Việt Nam
Biến đổi khí hậu Khoa học và công nghệ khác