Can 100% renewable energy power the world? - Federico Rosei and Renzo Rosei

Translator: Hà Vinh Cao Quang Reviewer: Sharon Nguyen

Every year, the world uses 35 billion barrels of oil.

Hàng năm, thế giới tiêu thụ 35 tỷ thùng dầu.

This massive scale of fossil fuel dependence pollutes the Earth

Sự lệ thuộc kinh khủng vào nhiên liệu hoá thạch này

đang làm ô nhiễm Trái Đất và một ngày, chúng sẽ cạn kiệt.

and it won't last forever.

Scientists estimate that we've consumed about 40% of the world's oil.

Các nhà khoa học ước tính chúng ta đã dùng hết 40% trữ lượng dầu.

According to present estimates,

Theo một số liệu gần đây,

at this rate, we'll run out of oil and gas in 50 years or so,

cứ đà này, khoảng 50 năm nữa, ta sẽ cạn kiệt dầu và khí đốt,

and in about a century for coal.

và khoảng 100 năm đối với than đá.

On the flip side, we have abundant sun, water, and wind.

Mặt khác, chúng ta lại có nguồn nắng, nước và gió dồi dào.

These are renewable energy sources,

Đây đều là những năng lượng tái tạo,

meaning that we won't use them up over time.

nghĩa là chúng sẽ không bao giờ cạn.

What if we could exchange our fossil fuel dependence

Nếu ta có thể chuyển sự lệ thuộc vào nhiên liệu hoá thạch

for an existence based solely on renewables?

sang sử dụng mỗi năng lượng tái tạo thì sao?

We've pondered that question for decades,

Ta đã cân nhắc điều đó hàng thập kỷ nay,

and yet, renewable energy still only provides about 13% of our needs.

thế mà năng lượng tái tạo vẫn chỉ đáp ứng 13% nhu cầu của chúng ta.

That's because reaching 100% requires renewable energy that's inexpensive

Lí do là, để đạt được 100%, ta cần đến một nguồn năng lượng rẻ

and accessible.

và dễ khai thác.

This represents a huge challenge,

Đó là một thử thách rất lớn,

even if we ignore the politics involved and focus on the science and engineering.

ngay cả khi bỏ qua yếu tố chính trị để tập trung vào khoa học và công nghệ.

We can better understand the problem by understanding how we use energy.

Ta có thể hiểu rõ vấn đề hơn khi hiểu được cách ta sử dụng năng lượng.

Global energy use is a diverse and complex system,

Ứng dụng năng lượng toàn cầu là một hệ thống phức tạp,

and the different elements require their own solutions.

mỗi dạng nhiên liệu sẽ cần một giải pháp khác nhau.

But for now, we'll focus on two of the most familiar in everyday life:

Nhưng giờ đây, ta chỉ tập trung vào hai nguồn năng lượng quen thuộc nhất:

electricity and liquid fuels.

điện và nhiên liệu lỏng.

Electricity powers blast furnaces, elevators, computers,

Điện cung cấp năng lượng cho lò sưởi, thang máy, máy tính,

and all manner of things in homes, businesses, and manufacturing.

và mọi thiết bị dùng trong sinh hoạt, kinh doanh, và sản xuất.

Meanwhile, liquid fuels play a crucial role

Trong khi đó, nhiên liệu lỏng đóng vai trò quan trọng

in almost all forms of transportation.

trong hầu hết các loại hình vận tải.

Let's consider the electrical portion first.

Đầu tiên, hãy xem xét trữ lượng điện.

The great news is that our technology is already advanced enough

Tin vui là công nghệ của ta đã đủ tiến bộ

to capture all that energy from renewables,

để thu được toàn bộ năng lượng tái tạo,

and there's an ample supply.

và đó là một nguồn vô tận.

The sun continuously radiates

Mặt trời liên tục tỏa ra

about 173 quadrillion watts of solar energy at the Earth,

khoảng 173 triệu tỷ wat năng lượng mặt trời đến Trái Đất,

which is almost 10,000 times our present needs.

gấp 10 ngàn lần nhu cầu hiện tại của ta.

It's been estimated that a surface that spans several hundred thousand kilometers

Và theo tính toán, cần có một bề mặt có diện tích vài trăm nghìn cây số vuông

would be needed to power humanity at our present usage levels.

để có thể đáp ứng lượng điện năng sử dụng hiện tại của con người.

So why don't we build that?

Vậy sao không xây dựng nó?

Because there are other hurdles in the way,

Vì có những rào cản khác,

like efficiency

như hiệu suất và hệ thống truyền tải điện.

and energy transportation.

To maximize efficiency,

Để tối ưu hóa hiệu suất,

solar plants must be located in areas with lots of sunshine year round,

các trạm năng lượng phải được xây ở nơi có mặt trời chiếu sáng quanh năm,

like deserts.

như sa mạc.

But those are far away from densely populated regions

Nhưng những nơi đó lại rất xa khu vực đông dân cư,

where energy demand is high.

nơi có nhu cầu năng lượng cao nhất.

There are other forms of renewable energy we could draw from,

Vẫn có nhiều dạng năng lượng tái tạo khác có thể khai thác

such as hydroelectric,

như thủy điện,

geothermal,

địa nhiệt,

and biomasses,

và nhiên liệu sinh khối,

but they also have limits based on availability and location.

nhưng chúng đều bị hạn chể về tính sẵn có và địa điểm khai thác.

In principle, a connected electrical energy network

Theo nguyên tắc, một mạng lưới truyền tải điện năng

with power lines crisscrossing the globe

với mạng điện giăng khắp toàn cầu

would enable us to transport power from where it's generated

sẽ giúp ta truyền tải năng lượng từ nơi chúng được tạo ra

to where it's needed.

đến nơi cần sử dụng.

But building a system on this scale faces an astronomical price tag.

Nhưng xây dựng một hệ thống có quy mô như thế đắt không tưởng.

We could lower the cost by developing advanced technologies

Chúng ta vẫn có thể giảm chi phí bằng những công nghệ tiên tiến

to capture energy more efficiently.

giúp hấp thụ năng lượng hiệu quả hơn.

The infrastructure for transporting energy would also have to change drastically.

Hệ thống hạ tầng để truyền tải điện cũng cần thay đổi toàn diện.

Present-day power lines lose about 6-8% of the energy they carry

Hiện tại, năng lượng hao phí ở mức 6-8% trên tổng lượng điện năng truyền đi

because wire material dissipates energy through resistance.

vì đường dây kim loại có điện trở sẽ toả năng lượng.

Longer power lines would mean more energy loss.

Dây càng dài, điện trở càng lớn, càng mất nhiều năng lượng.

Superconductors could be one solution.

Vật liệu siêu dẫn có thể là giải pháp.

Such materials can transport electricity without dissipation.

Chúng có thể truyền điện mà không gây bất kỳ hao phí nào.

Unfortunately, they only work if cooled to low temperatures,

Không may là, chúng chỉ hoạt động trong điều kiện được làm lạnh,

which requires energy and defeats the purpose.

điều này tốn năng lượng, nên sẽ phản lại mục tiêu ban đầu.

To benefit from that technology,

Để hưởng lợi từ công nghệ đó,

we'd need to discover new superconducting materials

ta cần tìm ra những vật liệu siêu dẫn mới

that operate at room temperature.

có thể hoạt động ở nhiệt độ thường.

And what about the all-important, oil-derived liquid fuels?

Còn nhiên liệu lỏng từ dầu vốn cực kì quan trọng thì sao?

The scientific challenge there is to store renewable energy

Một thách thức khoa học chính là cất trữ năng lượng tái tạo

in an easily transportable form.

ở dạng có thể dễ dàng vận chuyển.

Recently, we've gotten better at producing lithium ion batteries,

Gần đây, ta có bước tiến trong việc sản xuất pin Li-ion,

which are lightweight and have high-energy density.

với trọng lượng nhẹ và mật độ năng lượng cao.

But even the best of these store about 2.5 megajoules per kilogram.

Nhưng thậm chí một ký pin loại tốt nhất cũng chỉ trữ được 2,5 mega Jun,

That's about 20 times less than the energy in one kilogram of gasoline.

thấp hơn 20 lần so với năng lượng mà một ký xăng cung cấp.

To be truly competitive, car batteries would have to store much more energy

Để có thể cạnh tranh được, xe hơi cần nhiều pin để trữ nhiều năng lượng hơn

without adding cost.

mà không tăng giá thành.

The challenges only increase for bigger vessels, like ships and planes.

Điều này càng khó khăn đối với phương tiện lớn, như thuyền và máy bay.

To power a cross-Atlantic flight for a jet,

Để nạp năng lượng cho một máy bay xuyên Đại Tây Dương,

we'd need a battery weighing about 1,000 tons.

chúng ta cần khoảng một tấn pin.

This, too, demands a technological leap towards new materials,

Điều này cũng cần một bước nhảy vọt về công nghệ về vật liệu mới,

higher energy density,

với mật độ năng lượng cao hơn,

and better storage.

khả năng lưu trữ tốt hơn.

One promising solution would be to find efficient ways

Một giải pháp tiềm năng sẽ là tìm những cách hiệu quả

to convert solar into chemical energy.

để chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng hóa học.

This is already happening in labs,

Điều này đã được thí nghiệm,

but the efficiency is still too low to allow it to reach the market.

nhưng hiệu suất vẫn rất thấp để có thể tung ra thị trường.

To find novel solutions, we'll need lots of creativity,

Để tìm ra một giải pháp đột phá, ta sẽ cần rất nhiều sự sáng tạo,

innovation,

cải tiến, và những động lực mạnh mẽ.

and powerful incentives.

The transition towards all-renewable energies is a complex problem

Việc chuyển hướng chỉ sử dụng năng lượng tái tạo là một vấn đề phức tạp

involving technology, economics, and politics.

bao gồm mảng công nghệ, kinh tế, và chính trị.

Priorities on how to tackle this challenge depend on the specific assumptions

Những ưu tiên giải quyết thách thức phụ thuộc vào những giả định cụ thể

we have to make when trying to solve such a multifaceted problem.

mà ta phải tạo ra khi cố giải quyết vấn đề đa diện như thế này.

But there's ample reason to be optimistic that we'll get there.

Nhưng có rất nhiều lý do để lạc quan rằng chúng ta sẽ làm được.

Top scientific minds around the world are working on these problems

Các nhà khoa học hàng đầu thế giới đang nghiên cứu những vấn đề này

and making breakthroughs all the time.

và không ngừng tạo ra đột phá.

And many governments and businesses are investing in technologies

Nhiều chính phủ và doanh nghiệp cũng đang đầu tư vào công nghệ

that harness the energy all around us.

giúp khai thác mọi năng lượng quanh ta.