Trong 200 năm qua, cách chúng ta tiếp nhận năng lượng của mình đã thay đổi đáng kể.
Những thay đổi này được thúc đẩy bởi những cải tiến như động cơ hơi nước, đèn dầu, động cơ đốt trong và việc sử dụng điện trên diện rộng. Sự chuyển đổi từ nền kinh tế toàn cầu chủ yếu là nông nghiệp sang nền kinh tế công nghiệp kêu gọi các nguồn mới cung cấp đầu vào năng lượng hiệu quả hơn.
Quá trình chuyển đổi năng lượng hiện nay được hỗ trợ bởi nhận thức rằng việc tránh các tác động thảm khốc của biến đổi khí hậu đòi hỏi phải giảm phát thải khí nhà kính. Đồ họa thông tin này cung cấp bối cảnh lịch sử cho sự thay đổi đang diễn ra khỏi nhiên liệu hóa thạch bằng cách sử dụng dữ liệu từ Our World in Data và nhà khoa học Vaclav Smil.
Than đá và sự chuyển đổi năng lượng đầu tiên
Trước Cách mạng Công nghiệp, người ta đốt củi và phân khô để sưởi ấm nhà cửa và nấu thức ăn, trong khi dựa vào sức mạnh cơ bắp, gió và các nhà máy nước để xay ngũ cốc. Việc vận chuyển được hỗ trợ bằng cách sử dụng xe ngựa hoặc các động vật khác.
Vào thế kỷ 16 và 17, giá củi và than tăng vọt do tình trạng khan hiếm. Điều này được thúc đẩy bởi sự gia tăng tiêu dùng từ các hộ gia đình và các ngành công nghiệp khi các nền kinh tế phát triển và trở nên phức tạp hơn.
Do đó, các nền kinh tế công nghiệp hóa như Vương quốc Anh cần một nguồn năng lượng mới rẻ hơn. Họ chuyển sang than đá, đánh dấu sự khởi đầu của quá trình chuyển đổi năng lượng lớn đầu tiên.
| Năm | % Sinh khối truyền thống của hỗn hợp năng lượng | % Than của hỗn hợp năng lượng |
|---|---|---|
| 1800 | 98,3% | 1,7% |
| 1820 | 97,6% | 2,4% |
| 1840 | 95,1% | 4,9% |
| 1860 | 86,8% | 13,3% |
| 1880 | 73,0% | 26,7% |
| 1900 | 50,4% | 47,2% |
| 1920 | 38,4% | 54,4% |
| 1940 | 31,6% | 50,7% |
Khi việc sử dụng và sản xuất than tăng lên, chi phí sản xuất than giảm do tính kinh tế theo quy mô. Đồng thời, những tiến bộ và sự thích nghi của công nghệ đã mang lại những cách thức mới để sử dụng than.
Động cơ hơi nước – một trong những công nghệ chính đằng sau cuộc Cách mạng Công nghiệp – phụ thuộc rất nhiều vào than, và các chủ nhà đã sử dụng than để sưởi ấm nhà cửa và nấu thức ăn. Điều này được thể hiện rõ qua sự tăng trưởng tỷ trọng than trong cơ cấu năng lượng toàn cầu, từ 1,7% năm 1800 lên 47,2% năm 1900.
Sự trỗi dậy của dầu và khí đốt
Năm 1859, Edwin L. Drake xây dựng giếng dầu thương mại đầu tiên ở Pennsylvania, nhưng phải gần 1 thế kỷ sau, dầu mới trở thành nguồn năng lượng chính.
Xem thêm qua infographic: Đường ống và nhà máy dầu của Mỹ và Canada.
Trước khi sản xuất hàng loạt ô tô, dầu chủ yếu được sử dụng cho đèn. Nhu cầu dầu từ các loại xe động cơ đốt trong bắt đầu tăng sau khi các dây chuyền lắp ráp được đưa vào sử dụng và tăng vọt sau Thế chiến II khi lượng xe mua tăng vọt.
Tương tự, việc phát minh ra đầu đốt Bunsen đã mở ra cơ hội mới để sử dụng khí đốt tự nhiên trong các hộ gia đình. Khi đường ống đi vào hoạt động, khí đốt đã trở thành nguồn năng lượng chính để sưởi ấm, nấu ăn, bình đun nước nóng và các thiết bị khác.
| Năm | %Than của hỗn hợp năng lượng | %Dầu của hỗn hợp năng lượng | %Khí tự nhiên của hỗn hợp năng lượng |
|---|---|---|---|
| 1950 | 44,2% | 19,1% | 7,3% |
| 1960 | 37,0% | 26,6% | 10,7% |
| 1970 | 25,7% | 40,2% | 14,5% |
| 1980 | 23,8% | 40,6% | 16,3% |
| 1990 | 24,4% | 35,5% | 18,4% |
| 2000 | 22,5% | 35,1% | 19,7% |
Than đá đã đánh mất thị trường sưởi ấm trong gia đình vào tay khí đốt và điện, và thị trường vận tải đối với dầu mỏ.
Mặc dù vậy, nó đã trở thành nguồn sản xuất điện quan trọng nhất thế giới và vẫn chiếm hơn 1/3 sản lượng điện toàn cầu ngày nay.
Tìm hiểu thêm qua Infographic: Sự phụ thuộc năng lượng của châu Âu.
Sự chuyển đổi sang năng lượng tái tạo
Các nguồn năng lượng tái tạo là trung tâm của quá trình chuyển đổi năng lượng đang diễn ra. Khi các quốc gia tăng cường nỗ lực hạn chế khí thải, công suất năng lượng mặt trời và năng lượng gió đang được mở rộng trên toàn cầu.
Dưới đây là cách tỷ trọng năng lượng tái tạo trong hỗn hợp năng lượng toàn cầu đã thay đổi như thế nào trong hai thập kỷ qua:
| Năm | Sinh khối truyền thống | Năng lượng tái tạo | Nhiên liệu hóa thạch | Điện hạt nhân |
|---|---|---|---|---|
| 2000 | 10,2% | 6,6% | 77,3% | 5,9% |
| 2005 | 8,7% | 6,5% | 79,4% | 5,4% |
| 2010 | 7,7% | 7,7% | 79,9% | 4,7% |
| 2015 | 6,9% | 9,2% | 79,9% | 4,0% |
| 2020 | 6,7% | 11,2% | 78,0% | 4,0% |
Trong thập kỷ từ 2000 đến 2010, tỷ trọng năng lượng tái tạo chỉ tăng 1,1%. Tuy nhiên, tốc độ tăng trưởng đang tăng nhanh – từ năm 2010 đến năm 2020, con số này là 3,5%.
Hơn nữa, quá trình chuyển đổi năng lượng hiện tại là chưa từng có cả về quy mô và tốc độ, với các mục tiêu khí hậu yêu cầu không phát thải ròng vào năm 2050. Điều đó về cơ bản có nghĩa là sự biến mất hoàn toàn của nhiên liệu hóa thạch trong vòng chưa đầy 30 năm và sự gia tăng nhanh chóng không thể tránh khỏi trong sản xuất năng lượng tái tạo.
Tìm hiểu thêm về infographic: Những nước sản xuất điện hạt nhân.
Việc bổ sung công suất năng lượng tái tạo đang trên đà lập kỷ lục hàng năm vào năm 2021, sau năm kỷ lục vào năm 2020. Ngoài ra, đầu tư chuyển đổi năng lượng toàn cầu đạt kỷ lục 755 tỷ USD vào năm 2021.
Tuy nhiên, lịch sử cho thấy rằng chỉ cần thêm công suất phát điện là không đủ để tạo điều kiện cho quá trình chuyển đổi năng lượng. Các mỏ than, kênh đào và đường sắt; giếng, đường ống dẫn và nhà máy lọc dầu cần thiết; điện yêu cầu máy phát điện và một lưới điện phức tạp.
Tương tự, việc chuyển đổi hoàn toàn sang các nguồn carbon thấp đòi hỏi đầu tư lớn vào tài nguyên thiên nhiên, cơ sở hạ tầng và lưu trữ lưới điện, cùng với những thay đổi trong thói quen tiêu thụ năng lượng của chúng ta.
Nguồn dữ liệu: Visual Capitalist.