lượng tử

Kỷ nguyên năng lượng carbon chết dần chết mòn | Tương lai của năng lượng P1

TÍN DỤNG HÌNH ẢNH: Quantumrun

Kỷ nguyên năng lượng carbon chết dần chết mòn | Tương lai của năng lượng P1

David Tal, Nhà xuất bản, Người theo chủ nghĩa vị lai
Twitter
LinkedIn
@DavidTalWrites

Năng lượng. Đó là một vấn đề lớn. Tuy nhiên, đó là điều mà chúng ta hiếm khi nghĩ đến. Giống như Internet, bạn chỉ cảm thấy lo lắng khi mất quyền truy cập vào nó.

Nhưng trên thực tế, cho dù nó ở dạng thực phẩm, nhiệt, điện hay bất kỳ dạng nào trong số nhiều dạng của nó, thì năng lượng chính là động lực thúc đẩy con người vươn lên. Mỗi khi nhân loại làm chủ được một dạng năng lượng mới (lửa, than đá, dầu mỏ, và chẳng bao lâu nữa là năng lượng mặt trời), sự tiến bộ sẽ tăng nhanh và dân số tăng vọt.

Không tin tôi? Hãy cùng lướt nhanh qua lịch sử.

Năng lượng và sự vươn lên của con người

Con người ban đầu là những người săn bắn hái lượm. Họ tạo ra năng lượng carbohydrate cần thiết để tồn tại bằng cách cải thiện kỹ thuật săn bắn, mở rộng sang lãnh thổ mới, và sau đó, thông qua việc sử dụng thành thạo lửa để nấu và tiêu hóa tốt hơn thịt săn được cũng như thực vật hái lượm. Lối sống này cho phép con người ban đầu mở rộng ra dân số khoảng một triệu người trên toàn thế giới.

Sau đó, vào khoảng 7,000 năm trước Công nguyên, con người đã học cách thuần hóa và gieo trồng các loại hạt giống cho phép họ phát triển lượng carbohydrate dư thừa (năng lượng). Và bằng cách tích trữ những carbs đó trong động vật (cho bầy đàn ăn trong mùa hè và ăn chúng trong mùa đông), nhân loại đã có thể tạo ra đủ năng lượng để chấm dứt lối sống du mục của mình. Điều này cho phép họ tập trung thành các nhóm làng, thị trấn và thành phố lớn hơn; và để phát triển các khối xây dựng của công nghệ và văn hóa chia sẻ. Từ năm 7,000 trước Công nguyên đến khoảng năm 1700 sau Công nguyên, dân số thế giới đã tăng lên một tỷ người.

Trong những năm 1700, việc sử dụng than đã bùng nổ. Ở Anh, người Anh buộc phải khai thác than để sử dụng năng lượng, do nạn phá rừng lớn. May mắn thay đối với lịch sử thế giới, than cháy nóng hơn nhiều so với gỗ, không chỉ giúp các quốc gia phương bắc sống qua mùa đông khắc nghiệt mà còn cho phép họ tăng đáng kể lượng kim loại sản xuất ra, và quan trọng nhất là cung cấp nhiên liệu cho việc phát minh ra động cơ hơi nước. Dân số toàn cầu đã tăng lên hai tỷ người trong khoảng thời gian từ những năm 1700 đến 1940.

Cuối cùng, dầu mỏ (dầu hỏa) đã xảy ra. Mặc dù nó được sử dụng với số lượng hạn chế vào khoảng những năm 1870 và được mở rộng từ những năm 1910-20 với việc sản xuất hàng loạt Model T, nhưng nó thực sự phát triển sau Thế chiến thứ hai. Đây là một loại nhiên liệu vận tải lý tưởng cho phép tăng trưởng ô tô trong nước và giảm chi phí thương mại quốc tế. Dầu mỏ cũng được biến đổi thành phân bón rẻ tiền, thuốc diệt cỏ và thuốc trừ sâu, một phần đã khởi động cuộc Cách mạng Xanh, làm giảm nạn đói trên thế giới. Các nhà khoa học đã sử dụng nó để thành lập ngành công nghiệp dược phẩm hiện đại, phát minh ra một loạt các loại thuốc chữa khỏi nhiều bệnh hiểm nghèo. Các nhà công nghiệp đã sử dụng nó để tạo ra một loạt các sản phẩm quần áo và nhựa mới. Ồ đúng rồi, và bạn có thể đốt dầu để lấy điện.

Nhìn chung, dầu mỏ đại diện cho một nguồn năng lượng giá rẻ cho phép nhân loại phát triển, xây dựng và tài trợ cho nhiều ngành công nghiệp mới và tiến bộ văn hóa. Và từ năm 1940 đến năm 2015, dân số thế giới đã bùng nổ lên hơn bảy tỷ người.

Năng lượng trong ngữ cảnh

Những gì bạn vừa đọc là một phiên bản đơn giản của khoảng 10,000 năm lịch sử loài người (bạn được hoan nghênh), nhưng hy vọng thông điệp mà tôi đang cố gắng truyền tải là rõ ràng: bất cứ khi nào chúng ta học cách kiểm soát một nguồn mới, rẻ hơn và dồi dào hơn năng lượng, nhân loại phát triển về công nghệ, kinh tế, văn hóa và nhân khẩu học.

Theo dòng suy nghĩ này, câu hỏi cần được đặt ra: Điều gì sẽ xảy ra khi nhân loại bước vào một thế giới tương lai chứa đầy năng lượng tái tạo gần như miễn phí, vô hạn và sạch? Thế giới này sẽ như thế nào? Nó sẽ định hình lại nền kinh tế, văn hóa, cách sống của chúng ta như thế nào?

Tương lai này (chỉ còn hai đến ba thập kỷ nữa) là không thể tránh khỏi, nhưng cũng là tương lai mà nhân loại chưa từng trải qua. Những câu hỏi này và hơn thế nữa là những gì mà loạt bài Tương lai của Năng lượng này sẽ cố gắng trả lời.

Nhưng trước khi có thể khám phá tương lai năng lượng tái tạo sẽ như thế nào, trước tiên chúng ta phải hiểu lý do tại sao chúng ta đang rời bỏ thời đại của nhiên liệu hóa thạch. Và còn cách nào tốt hơn để làm điều đó ngoài một ví dụ mà tất cả chúng ta đều quen thuộc, một nguồn năng lượng rẻ, dồi dào và cực kỳ bẩn: than đá.

Than đá: một triệu chứng nghiện nhiên liệu hóa thạch của chúng ta

Nó rẻ. Thật dễ dàng để giải nén, vận chuyển và ghi. Dựa trên mức tiêu thụ ngày nay, có 109 năm trữ lượng đã được chứng minh bị chôn vùi bên dưới Trái đất. Các khoản tiền gửi lớn nhất nằm ở các nền dân chủ ổn định, được khai thác bởi các công ty đáng tin cậy với nhiều thập kỷ kinh nghiệm. Cơ sở hạ tầng (nhà máy điện) đã có sẵn, hầu hết trong số đó sẽ tồn tại trong vài thập kỷ nữa trước khi cần được thay thế. Về mặt nó, than có vẻ như là một lựa chọn tuyệt vời để cung cấp năng lượng cho thế giới của chúng ta.

Tuy nhiên, nó có một nhược điểm: đó là bẩn thỉu như địa ngục.

Các nhà máy điện chạy bằng than là một trong những nguồn phát thải carbon lớn nhất và bẩn nhất hiện đang gây ô nhiễm bầu khí quyển của chúng ta. Đó là lý do tại sao việc sử dụng than đã giảm chậm ở phần lớn Bắc Mỹ và Châu Âu - việc xây dựng thêm công suất phát điện than đơn giản là không phù hợp với các mục tiêu giảm biến đổi khí hậu của các nước phát triển.

Điều đó cho thấy, than vẫn là một trong những nguồn cung cấp điện lớn nhất cho Mỹ (20%), Anh (30%), Trung Quốc (70%), Ấn Độ (53%) và nhiều quốc gia khác. Ngay cả khi chúng ta chuyển hoàn toàn sang năng lượng tái tạo, có thể mất hàng thập kỷ để thay thế miếng than bánh năng lượng hiện nay. Đó cũng là lý do tại sao thế giới đang phát triển rất miễn cưỡng ngừng sử dụng than đá (đặc biệt là Trung Quốc và Ấn Độ), vì làm như vậy có thể đồng nghĩa với việc hãm các nền kinh tế của họ và khiến hàng trăm triệu người rơi vào cảnh đói nghèo.

Vì vậy, thay vì đóng cửa các nhà máy than hiện có, nhiều chính phủ đang thử nghiệm làm cho chúng hoạt động sạch hơn. Điều này liên quan đến nhiều công nghệ thử nghiệm xoay quanh ý tưởng thu giữ và lưu trữ carbon (CCS): đốt than và lọc sạch khí thải carbon bẩn trước khi nó bay vào khí quyển.

Sự chết dần của nhiên liệu hóa thạch

Đây là kết quả: việc lắp đặt công nghệ CCS vào các nhà máy than hiện có có thể tiêu tốn tới nửa tỷ đô la cho mỗi nhà máy. Điều đó sẽ làm cho điện năng được tạo ra từ các nhà máy này đắt hơn nhiều so với các nhà máy than (bẩn) truyền thống. "Đắt hơn bao nhiêu?" bạn hỏi. The Economist báo cáo trên một nhà máy điện than Mississippi CCS mới của Mỹ trị giá 5.2 tỷ đô la, có chi phí trung bình cho mỗi kilowatt là 6,800 đô la - con số này so với khoảng 1,000 đô la từ một nhà máy chạy bằng khí đốt.

Nếu CCS được triển khai cho tất cả 2300 các nhà máy nhiệt điện than trên toàn thế giới, chi phí có thể lên tới một nghìn tỷ đô la.

Cuối cùng, trong khi đội ngũ PR của ngành than tích cực quảng bá tiềm năng của CCS đến công chúng, đằng sau những cánh cửa đóng kín, ngành công nghiệp này biết rằng nếu họ từng đầu tư vào việc trở nên xanh, điều đó sẽ khiến họ ngừng kinh doanh - điều đó sẽ làm tăng chi phí điện của họ đến mức năng lượng tái tạo sẽ ngay lập tức trở thành lựa chọn rẻ hơn.

Tại thời điểm này, chúng ta có thể dành một vài đoạn văn khác để giải thích lý do tại sao vấn đề chi phí này hiện đang dẫn đến sự gia tăng của khí đốt tự nhiên như sự thay thế than đá — thấy rằng nó sạch hơn để đốt, không tạo ra tro hoặc cặn độc hại, hiệu quả hơn và tạo ra nhiều hơn điện trên kilogam.

Nhưng trong hai thập kỷ tiếp theo, tình trạng khó xử tương tự mà than hiện đang đối mặt, khí tự nhiên cũng sẽ trải qua — và đó là chủ đề bạn sẽ đọc thường xuyên trong loạt bài này: sự khác biệt chính giữa năng lượng tái tạo và các nguồn năng lượng dựa trên carbon (như than và dầu) là một trong những công nghệ, trong khi kia là nhiên liệu hóa thạch. Một công nghệ được cải thiện, nó trở nên rẻ hơn và mang lại lợi nhuận lớn hơn theo thời gian; trong khi với nhiên liệu hóa thạch, trong hầu hết các trường hợp, giá trị của chúng tăng lên, trì trệ, dễ bay hơi và cuối cùng là giảm theo thời gian.

Điểm khởi đầu cho một trật tự thế giới năng lượng mới

Năm 2015 đánh dấu năm đầu tiên kinh tế thế giới tăng trưởng trong khi lượng khí thải carbon không- sự tách biệt của nền kinh tế và lượng khí thải carbon phần lớn là kết quả của việc các công ty và chính phủ đầu tư nhiều hơn vào năng lượng tái tạo hơn là sản xuất năng lượng dựa trên carbon.

Và điều này chỉ là khởi đầu. Thực tế là chúng ta chỉ còn cách một thập kỷ nữa là các công nghệ tái tạo như năng lượng mặt trời, gió và những công nghệ khác đạt đến điểm mà chúng trở thành lựa chọn rẻ nhất, hiệu quả nhất. Điểm giới hạn đó sẽ đại diện cho sự khởi đầu của một kỷ nguyên mới trong việc tạo ra năng lượng, và có khả năng là một kỷ nguyên mới trong lịch sử loài người.

Chỉ trong vài thập kỷ ngắn ngủi, chúng ta sẽ bước vào một thế giới tương lai tràn ngập năng lượng tái tạo sạch, gần như miễn phí, vô hạn và sạch. Và nó sẽ thay đổi mọi thứ.

Trong suốt loạt bài về Tương lai của Năng lượng này, bạn sẽ tìm hiểu những điều sau: Tại sao thời đại của nhiên liệu bẩn lại kết thúc; tại sao dầu mỏ lại có thể gây ra một sự sụp đổ kinh tế khác trong thập kỷ tới; tại sao ô tô điện và năng lượng mặt trời sẽ đưa chúng ta vào một thế giới hậu carbon; các năng lượng tái tạo khác như gió và tảo, cũng như thorium và năng lượng nhiệt hạch thử nghiệm, sẽ chiếm gần một giây so với năng lượng mặt trời; và cuối cùng, chúng ta sẽ khám phá thế giới năng lượng thực sự vô hạn trong tương lai của chúng ta sẽ như thế nào. (Gợi ý: nó sẽ trông khá hoành tráng.)

Nhưng trước khi bắt đầu nói một cách nghiêm túc về năng lượng tái tạo, trước tiên chúng ta phải nói một cách nghiêm túc về nguồn năng lượng quan trọng nhất hiện nay: dầu.