Triển vọng và xu thế phát triển các nguồn năng lượng tái tạo các nước trên thế giới

Trịnh Trọng Chưởng*

Giới thiệu: Năng lượng đóng vai trò thiết yếu đối với phát triển kinh tế xã hội và nâng cao chất lượng cuộc sống. Hiện nay và đến gần cuối thế kỷ 21, năng lượng hóa thạch đặc biệt là dầu mỏ vẫn là nguồn năng lượng quan trọng, chưa có dạng năng lượng nào có thể hoàn toàn thay thế. Năng lượng hóa thạch là dạng năng lượng không tái tạo, dù trữ lượng có lớn đến đâu thì cũng sẽ đến lúc cạn kiệt, giá thành cao và gây ra ô nhiễm khi sử dụng. Cho đến nay năng lượng tái tạo đã được xem là loại năng lượng ít ô nhiễm cần được ưu tiên đầu tư và phát triển. Kinh doanh năng lượng sạch là một lĩnh vực đầu tư mới mẻ và đạt tốc độ tăng trưởng cao, cần được tiếp tục thúc đẩy trên các khía cạnh cơ chế chính sách, đầu tư, nghiên cứu và phát triển.

1. Xu thế phát triển và đầu tư cho công nghệ năng lượng tái tạo để phát triển bền vững

Đẩy mạnh phát triển năng lượng tái tạo và nâng cao hiệu suất năng lượng từ lâu đã không còn là lĩnh vực dành riêng của một tổ chức hay Quốc gia. Mức độ đầu tư ngày một tăng và nhiều nguồn vốn truyền thống cho thấy các giải pháp năng lượng tái tạo đang trở thành một xu thế chủ đạo. Công suất năng lượng tái tạo lắp đặt mới đã đạt kỷ lục trong năm 2016 với 161 GW [1], tăng tổng công suất năng lượng tái tạo toàn cầu thêm gần 9% so với năm 2015. Nổi bật nhất là năng lượng mặt trời, chiếm 47% tổng công suất lắp đặt mới [4], tiếp theo là năng lượng gió 34% [3] và thủy điện 15,5%. Đây cũng là năm thứ 5 liên tiếp, đầu tư vào công suất phát điện mới từ năng lượng tái tạo (bao gồm thủy điện) cao gấp đôi đầu tư vào điện sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch. Tổng mức đầu tư cho năng lượng tái tạo đã đạt 249,8 tỷ USD [1].

Tỉ lệ năng lượng tái tạo trong tổng sản lượng điện toàn cầu, năm 2015

Tỉ lệ năng lượng tái tạo trong tổng sản lượng điện toàn cầu, cuối năm 2016

Hiện nay, hàng năm thế giới tăng công suất lắp đặt mới từ năng lượng tái tạo nhiều hơn từ tất cả các nguồn nhiên liệu hóa thạch cộng lại. Suất chi phí cho 1 đơn vị công suất đặt của nguồn năng lượng tái tạo cũng không ngừng giảm, và cũng tương tự với chi phí vòng đời, bởi xét đến đầu tư cho năng lượng, cần so sánh chi phí vận hành và chi phí nhiên liệu cụ thể so với các nhà máy sử dụng nhiên liệu hóa thạch vốn cao hơn rất nhiều. Ví dụ, riêng chi phí nhiên liệu tại các nước đang phát triển hàng năm tương đương với các khoản đầu tư vào công suất phát điện.

Một xu thế tài chính khác cần xem xét chính là mức đầu tư vào công nghệ mới và tăng công suất. Ở đây đã có sự chuyển dịch và bất thường. Chẳng hạn năm 2015, ngoài 40,5 tỷ USD đầu tư vào công suất sản xuất, lĩnh vực năng lượng tái tạo còn nhận được thêm 35,2 tỷ USD đầu tư cho công nghệ mới và tăng công suất. Đây là điểm trái ngược rõ nhất so với phần còn của ngành công nghiệp năng lượng chỉ dựa vào chi tiêu cho R&D từ các nguồn của nhà nước và tư nhân, và đang có xu thế cắt giảm. Mức đầu tư cao vào lĩnh vực năng lượng tái tạo cho thấy các nhà đầu tư mong muốn lĩnh vực này phát triển mạnh mẽ.

Tuy nhiên trong giai đoạn 2014 đến nay, mặc dù tổng đầu tư toàn cầu cho năng lượng tái tạo gần như tăng gấp đôi so với nhiên liệu hóa thạch nhưng đầu tư cho lắp đặt các hệ thống năng lượng tái tạo mới (không bao gồm thủy điện lớn trên 50MW) giảm 23% so với năm 2015. Với các quốc gia đang phát triển và các nền kinh tế mới nổi, đầu tư cho năng lượng tái tạo giảm 30% xuống còn 116,6 tỉ USD, trong khi ở các quốc gia phát triển giảm 14% xuống còn 125 tỉ USD. Nguyên nhân chủ yếu do suy giảm ở thị trường Trung Quốc, Nhật Bản và các nền kinh tế mới nổi khác, đặc biệt là Ấn Độ và Nam Phi (chủ yếu do sự chậm trễ trong đấu giá năng lượng tái tạo).

Cho đến nay, Trung Quốc đang dẫn đầu với mức đầu tư cao nhất (32% tổng tài chính cho năng lượng tái tạo thế giới không bao gồm các dự án thủy điện lớn trên 50MW). Tuy nhiên, sau mức đầu tư kỷ lục của năm 2015, các khoản đầu tư vào năm 2016 được chuyển hướng một phần sang nâng cấp lưới điện và cải cách thị trường điện để tận dụng tốt hơn các nguồn năng lượng tái tạo hiện có. Tháng 1 năm 2017, chính phủ Trung Quốc tuyên bố sẽ chi 360 tỉ USD cho đến năm 2020, đã đưa nước này lên vị trí dẫn đầu thế giới về đầu tư năng lượng tái tạo [5].

Tại Nhật, năng lượng tái tạo đã được thúc đẩy phát triển sau thảm hoạ hạt nhân năm 2011 ở Fukushima. Tuy nhiên, trên thực tế, các công ty điện đã thể hiện sự phản đổi với quá trình chuyển đổi này, trong trường hợp điện gió, các trì hoãn về thủ tục được đưa ra để hạn chế phát triển thị trường. Thay đổi chính sách từ biểu giá điện hỗ trợ (FIT) cao sang cơ chế đấu thầu dẫn tới sự sụt giảm gần 70% lượng đầu tư vào công suất điện tái tạo quy mô nhỏ trong năm 2016 ở Nhật Bản.

Do vậy, dự báo về tốc độ phát triển của các công nghệ năng lượng tái tạo và xu thế đầu tư tài chính cho nguồn năng lượng này là rất khó khăn, phức tạp. Mặc dù ở một số quốc gia, giới đầu tư có xu hướng rời các nguồn năng lượng truyền thống; thì ở một số quốc gia khác lại đang chững lại trong đầu tư cho năng lượng tái tạo. Vì vậy, nếu xem xét đến sau năm 2030, rất khó để có thể dự báo được công nghệ nào sẽ gây ảnh hưởng lớn trong bức tranh năng lượng toàn cầu.

Xét trong bối cảnh giảm tác động của sự biến đổi khí hậu, các kịch bản phát triển năng lượng tái tạo đã đưa ra các mức giảm thiểu phát thải CO₂ hàng năm đến 2030. Việc đánh giá kịch bản này dựa trên Khung khái niệm về biến đổi khí hậu do các nhà khoa học trường Đại học Princeton đưa và và dựa trên khả năng giảm thiểu biến đổi khí hậu từ các nhà máy mới vận hành bằng các nguồn năng lượng tái tạo thay thế đốt than. Theo đó, quá trình sản xuất điện từ các nguồn tái tạo có thể góp phần giảm 16% đến 47% các mức giảm thiểu CO₂ vào năm 2030.

Tác động của việc cải thiện hiệu suất năng lượng có thể định lượng về mặt kinh tế. Hiện các đầu tư vào hiệu quả cung cấp và nhu cầu giúp giảm cường độ năng lượng toàn cầu trung bình từ 1-1,5%/năm. Kể từ 1990, hiệu suất năng lượng mới chỉ đáp ứng được một nửa nhu cầu của các cơ quan năng lượng trên toàn thế giới. Hiệu suất năng lượng giúp tiết kiệm 3 tỷ tấn dầu quy đổi với giá trị 15 nghìn tỷ USD nếu giả thiết giá dầu ở mức trung bình là 70 USD/thùng. Tác động giảm thiểu cácbon nhờ hiệu suất năng lượng cũng đáng kể, thậm chí lớn hơn sự đóng góp từ các nguồn tái tạo. Thách thức đặt ra là cải thiện cường độ năng lượng trong lên mức 2% hoặc cao hơn đạt được vào năm 2030, có nghĩa là đạt 61% mức cải thiện về sản lượng năng lượng và hiệu quả sử dụng.

2. Quá trình nghiên cứu, triển khai (R&D) và đầu tư cho năng lượng sạch

Cũng tương tự xu thế phát triển và đầu tư cho công nghệ năng lượng tái tạo, chi tiêu cho R&D trong lĩnh vực năng lượng tái tạo và hiệu suất năng lượng từ chính phủ và các tập đoàn ở châu Âu đạt lớn nhất vào năm 2011 (với mức đầu tư 123,8 tỷ USD, và đạt mức 59,8 tỷ USD vào năm 2016), trong đó riêng Trung Quốc đạt 46 tỷ USD năm 2011, 115,4 tỷ USD năm 2015 và 78,3 tỷ USD năm 2016. Tuy nhiên, cũng có thể nhận ra rằng, chi tiêu cho cho RD&D của các công ty thường không đúng với giá trị thực, phần lớn các chi tiêu này không được tách ra các dự án khác và cũng không được công khai. Điều này đặc biệt đúng khi chi phí RD&D bao hàm cả các cải tiến về công nghệ hiện có (như thiết kế tuabin gió mới) hơn là tìm ra một công nghệ mới. Báo cáo chi tiêu cho RD&D có thể ít hơn so với thực tế bởi các công ty có xu hướng mua các công nghệ được tài trợ bởi vốn mạo hiểm hơn là tự nghiên cứu tìm ra. Xu thế này đang nổi lên khi ngành công nghiệp đã phát triển đến mức thành thục, kết quả là tạo ra các chuyên gia về chế tạo và dòng công nghệ mới tốt hơn.

Cho dù được tài trợ từ nguồn nào đi nữa thì R&D vẫn có vai trò quan trọng trong phát triển năng lượng tái tạo, cung cấp cả các công nghệ mới và cải tiến các công nghệ hiện có. Kinh nghiệm từ các ngành công nghiệp khác như viễn thông, công nghệ phần mềm và công nghệ sinh học cho thấy tốc độ cải tiến và thương mại hóa được đẩy nhanh nhờ số đông các Công ty mới đi vào hoạt động. Nhóm 27 nước EU đứng sau Hoa Kỳ và châu Á về đầu tư vốn mạo hiểm, cũng như có ít các mô hình thương mại R&D hơn và các vườn ươm năng lượng sạch ít hơn. Tại EU-27, các doanh nghiệp tài trợ 55% chi phí R&D so với 64% tại Hoa Kỳ và 75% tại Nhật Bản. Nhưng EU lại có nhiều trường đại học thực hiện R&D hơn so với Hoa Kỳ (37% so với 15%) và cao hơn Nhật Bản (26%), điều này cho thấy quan điểm thương mại hoá R&D rõ hơn ở ngoài EU-27.

Trên toàn thế giới, có tổng số khoảng 5000 vườn ươm doanh nghiệp chú trọng đến phát triển kinh doanh và thương mại hoá công nghệ năng lượng sạch từ giai đoạn rất sớm, số lượng các vườn ươm doanh nghiệp đã tăng hơn 28% kể từ tháng 6/2012. Hoa Kỳ dẫn đầu về số lượng các vườn ươm năng lượng sạch. Trung Quốc là nước có số lượng vườn ươm doanh nghiệp rất lớn, hơn 600 vườn ươm, trong đó 30% số này chuyên về các công nghệ năng lượng tái tạo và các công nghệ ít cácbon. Không chỉ số lượng các vườn ươm trong lĩnh vực năng lượng sạch tăng lên, mà số các công ty hoạt động trong lĩnh vực này cũng tăng theo. Hiện nay, trên thế giới có khoảng 832 công ty vườn ươm và có nguồn quỹ độc lập tăng gần 53% kể từ 2010.

Đặc biệt, Israen là nước có thế mạnh về vườn ươm doanh nghiệp. Năm 2015, Israel đã đầu tư 4,25% GDP vào R&D [3], so với mức 2,2% của Hoa Kỳ, 1,7% của Anh. Kết quả là, Israen trở thành nguồn quan trọng cung cấp các công nghệ tái tạo mới, bao gồm sự hồi sinh của thị trường nhiệt mặt trời. Các chương trình vườn ươm doanh nghiệp của nước này đã được xây dựng từ năm 1991. Hiện nay, có hơn 26 vườn ươm doanh nghiệp hoạt động ở Israen, hầu hết hỗ trợ cho các dự án năng lượng tái tạo. Các vườn ươm này đều là sở hữu tư nhân và là các tổ chức phi lợi nhuận, nhưng tất cả đều thuộc Văn phòng quản lý khoa học (OCS). Các vườn ươm này nhận được sự hỗ trợ cả từ phía chính phủ và tư nhân. Ngoài ra, các trường đại học của Israen còn rất nhanh nhạy trong nghiên cứu năng lượng tái tạo, đặc biệt là năng lượng mặt trời và cộng tác chặt chẽ với các vườn ươm. Ngoài ra, nước này còn thành lập Trung tâm kiến thức về Pin nhiên liệu và lưu trữ, chuyển đổi năng lượng.

Ở Hàn Quốc đã có khoảng 244 dự án đã được hoàn thành trong giai đoạn 2005-2013, trong đó có 118 dự án được đánh giá là thành công trong việc thực hiện thương mại hoá công nghệ và cải tiến chu trình vật liệu. Trong lĩnh vực phát triển công nghệ năng lượng tái tạo, Hàn Quốc đã giành tới 17,9% trong tổng chi tiêu R&D năm 2014 cho lĩnh vực này, ước tính khoảng 16,9 nghìn tỷ Won (khoảng 15,4 tỷ USD), dự kiến đạt 36 tỷ USD từ 2016 đến năm 2020. Tốc độ chi tiêu R&D cho công nghệ năng lượng tái tạo khoảng 15,8%/năm trong giai đoạn 2008-2014, trong khi tốc độ chi tiêu R&D tính chung cho cả nước Hàn Quốc trong cùng giai đoạn là 9%/năm [6].

3. Nhận xét và kết luận

Năng lượng tái tạo chứa đựng tiềm năng lớn và là giải pháp cứu cánh cho cuộc khủng hoảng năng lượng cũng như các thách thức môi trường. Chúng ta cần quan tấm đến những gì đang xảy ra đối với các chính sách và thị trường năng lượng tái tạo toàn cầu, nhất là về mặt chi phí - hiệu quả. Các mối quan tâm liên quan đến biến đối khí hậu càng trở nên rõ hơn khi vẫn tồn tại một thực tế là 2 tỷ người trên thế giới không có điện và nước sạch. Rõ ràng là việc có điện và nước trên quy mô toàn cầu và hướng một nền kinh tế ít cácbon đòi hỏi phải tăng đáng kể vai trò của các công nghệ năng lượng tái tạo, đẩy nhanh hơn nữa việc nghiên cứu và triển khai đổi mới công nghệ.

Thị trường năng lượng tái tạo ở nước ta còn non trẻ rất cần có các chính sách mới hỗ trợ, điều này sẽ giúp giảm chi phí sản xuất. Cho dù các chính sách này có thành công trong việc mở rộng thị trường thì năng lượng tái tạo cũng sẽ vấn phải đối mặt với một số thách thức khi lồng ghép vào thị trường năng lượng truyền thống và vấn đề về cơ sở hạ tầng công nghệ. Các công nghệ năng lượng tái tạo phải đạt được tính cạnh tranh về chi phí - hiệu quả so với các công nghệ nhiên liệu hóa thạch và công nghệ hạt nhân.

Tài liệu tham khảo

[1]. REN21. 2017; Renewables 2017 Global Status Report; (Paris: REN21 Secretariat). ISBN 978-3-9818107-6-9

[2]. Daniel Cusick, “Law advancing offshore wind finalized in Mass”, E&E News, 9 August 2016,

[3]. https://tiasang.com.vn/-khoa-hoc-cong-nghe/Israel-dan-dau-ve-dau-tu-cho-RD-10413

[4]. ”PV exceeds 2020 EU renewable energy target”, PV Magazine, 17 June 2015

[5]. China National Energy Administration, “Notification on Promoting the Participation of Energy Storage in the Compensation (Market) Mechanism of Electric Power Ancillary Services in the Three Northern China Regions” (Beijing: 2016).

[6]. Seerat Chabba, “South Korea to invest in renewable energy by 2020”, International Business Times, 5 July 2016

*Thông tin về tác giả:

Trịnh Trọng Chưởng hiện đang công tác tại Viện Công nghệ HaUI, trường Đại học Công nghiệp Hà Nội; tốt nghiệp đại học Bách Khoa Hà Nội năm 1999, chuyên ngành: Kỹ thuật Điện.

Tốt nghiệp Thạc sỹ và Tiến sỹ kỹ thuật Điện năm 2003 và năm 2012.

Hướng nghiên cứu chính hiện nay: tái cấu hình lưới điện phân phối; ổn định điện áp trong hệ thống điện; độ tin cậy cung cấp điện