Dự án điện mặt trời ngoài khơi vùng biển thành phố Triệu Nguyên, tỉnh Sơn Đông, miền Đông Trung Quốc. Ảnh: Tân Hoa Xã

Trong phần lớn thập kỷ qua, câu hỏi liệu các công nghệ sạch có thể vận hành hiệu quả ở quy mô lớn hay không đang dần có lời đáp. Pin mặt trời, điện gió, pin lưu trữ, xe điện (EV) đã bước vào dòng chảy chính, khi các công nghệ then chốt ngày càng rẻ hơn, hiệu suất cao hơn và triển khai nhanh hơn. Ở nhiều thị trường, những nguồn năng lượng này không còn ở thì tương lai, mà đã có ở hiện tại.

Vấn đề thách thức giờ đây đang là làm sao tích hợp các công nghệ đó xuyên suốt nhiều lĩnh vực, đưa chúng vào hệ thống điện và hệ thống công nghiệp sao cho ổn định, chi phí hợp lý và an toàn, đồng thời đáp ứng nhu cầu năng lượng toàn cầu đang tăng rất nhanh.

Sự thay đổi này đánh dấu một giai đoạn trưởng thành mới của quá trình chuyển dịch năng lượng: thiết kế hệ thống quan trọng không kém đổi mới công nghệ. Quá trình đó đang tiếp tục diễn ra qua ba “làn sóng” có phần đan xen nhau.

Theo ông Roberto Bocca, Giám đốc Trung tâm Năng lượng và Vật liệu, làn sóng đầu tiên tập trung vào câu chuyện “làm được hay không” thông qua việc sản xuất và triển khai ở quy mô lớn. Trong 10 năm qua, nhờ sản xuất hàng loạt và phổ cập ứng dụng, chi phí của một số công nghệ cốt lõi đã giảm mạnh. Không nơi nào thể hiện rõ điều này hơn Trung Quốc.

Việc Trung Quốc mở rộng nhanh chóng điện mặt trời, điện gió, pin lưu trữ và xe điện đã biến những lựa chọn từng được xem là “đắt đỏ” trở thành các sản phẩm đại trà, dễ tiếp cận và có giá hợp lý. Quy mô càng lớn, giá thành càng giảm, chuỗi cung ứng càng hoàn thiện và tốc độ cải tiến càng nhanh. Kết quả không chỉ là giảm phát thải, mà còn làm thay đổi cách thế giới định nghĩa thế nào là năng lượng với giá phải chăng.

Tác động này không chỉ giới hạn ở Trung Quốc. Pin mặt trời rẻ hơn đã tái định hình thị trường điện trên toàn cầu. Pin lưu trữ giảm giá mở đường cho xe điện trở nên phổ biến hơn ở nhiều nhóm thu nhập khác nhau. Điều từng được coi là lựa chọn vì môi trường nay trở thành lựa chọn kinh tế. Làn sóng thứ nhất cho thấy giảm phát thải có thể song hành với tăng trưởng kinh tế.

Tuy nhiên, ông Bocca nhận định, thành công cũng tạo ra áp lực mới. Nhu cầu điện tăng mạnh đến từ hộ gia đình, sản xuất công nghiệp, giao thông, nhu cầu làm mát, trung tâm dữ liệu và hạ tầng số.

Trong khi đó, một số lĩnh vực khó giảm phát thải nhất như thép, xi măng, hóa chất, vận tải biển và hàng không vẫn chưa có con đường cắt giảm phát thải nào vừa rẻ, vừa dễ mở rộng, lại đủ nhanh. Đây là lúc làn sóng thứ hai xuất hiện.

Làn sóng thứ hai tập trung vào việc mở rộng phạm vi công nghệ khả thi, đồng thời xây dựng hạ tầng để hỗ trợ chúng. Đây là giai đoạn các giải pháp như lưu trữ dài hạn, hydro, thu giữ carbon, điện hạt nhân thế hệ mới, siêu dẫn, nhiên liệu sạch và lưới điện thế hệ mới bắt đầu dịch chuyển từ ứng dụng hạn chế sang triển khai quy mô lớn.

Chuyên gia này cho biết, tương tự làn sóng đầu tiên, mỗi khu vực sẽ tiến lên từ điểm xuất phát khác nhau, tùy thuộc vào nguồn tài nguyên, cấu trúc công nghiệp và lựa chọn chính sách.

Trong làn sóng này, chính sách đóng vai trò quyết định: từ việc đặt ra luật chơi, tạo ưu đãi, đến thiết kế cơ chế triển khai, bao gồm quyền tiếp cận lưới điện, tiêu chuẩn kỹ thuật, thiết kế thị trường và khung thu hút đầu tư để các công nghệ mới có thể triển khai được, kết nối được và thu hút vốn trong một hệ thống tích hợp.

Cụ thể, khu vực Vùng Vịnh (Gulf) đang tăng tốc đầu tư xây dựng và kết nối lưới điện, bao gồm nâng cấp các tài sản kết nối bằng công nghệ truyền tải điện một chiều cao áp (HVDC) và bổ sung các tuyến liên kết điện áp cao mới, nhằm tăng an ninh năng lượng và ổn định hệ thống, đồng thời cho phép tỷ trọng năng lượng tái tạo cao hơn.

Tại Nam Phi, các chương trình đấu thầu cạnh tranh đã huy động được vốn tư nhân; trong khi cải cách gần đây tập trung vào khả năng tiếp cận lưới điện và mức độ sẵn sàng của hệ thống.

Tuy vậy, ông Bocca cho rằng, ngay cả khi các công nghệ này trưởng thành và tăng tốc, một chuyển dịch sâu hơn vẫn đang diễn ra nằm ở làn sóng thứ ba.

Làn sóng thứ hai tập trung vào việc mở rộng phạm vi các công nghệ khả thi và xây dựng cơ sở hạ tầng để hỗ trợ chúng. Ảnh: Getty Images/AFP

Làn sóng này là giai đoạn năng lượng hội tụ với công nghệ số. Điện năng, các phân tử/nhiên liệu (hydro, khí, nhiên liệu sạch…) và dữ liệu không còn được quản lý trong các “ngăn riêng”. Chúng tương tác liên tục thông qua thị trường, phần mềm và hạ tầng, nhằm điều phối cung cầu giữa các khu vực và ngành kinh tế.

Một nhà máy, trung tâm dữ liệu, cảng biển hay một hộ gia đình không còn chỉ là nơi tiêu thụ năng lượng, mà còn trở thành một phần tham gia vận hành của hệ thống điều phối chung.

Những tín hiệu ban đầu đã xuất hiện như hệ thống điện ngày càng vận hành dựa vào thị trường thời gian thực và các nền tảng số để điều phối năng lượng tái tạo, lưu trữ và nhu cầu điện linh hoạt.

Hiện thế giới đang ở giai đoạn sơ khai của việc AI có thể tối ưu dự báo, bảo trì, cân bằng hệ thống và tích hợp vận hành, cũng như giúp dự đoán tốt hơn nhu cầu hay các giai đoạn nguồn cung suy giảm, phát hiện sớm lỗi thiết bị trước khi gây mất điện, và quản lý lưu trữ cũng như tiêu thụ điện linh hoạt hơn.

Khi các ngành công nghiệp nặng bước vào quá trình giảm phát thải, hạ tầng dùng chung sẽ đóng vai trò sống còn, dù là hạ tầng cung ứng hydro, vận chuyển và lưu trữ CO₂, hay điện khí hóa công nghiệp.

Đây cũng là ưu tiên mà Diễn đàn Kinh tế Thế giới nhấn mạnh trong các sáng kiến chuyển dịch các cụm công nghiệp. Khi thay các dự án rời rạc bằng một hệ thống phối hợp, hạ tầng dùng chung sẽ giúp giảm chi phí, giảm rủi ro và tăng tốc triển khai.

Có thể thấy, chuyển dịch năng lượng đang chuyển trọng tâm từ “công nghệ” sang “hệ thống”. Câu chuyện chuyển dịch năng lượng giờ không còn là câu chuyện về việc công nghệ có tự chứng minh được hay không, mà nghiêng về việc các hệ thống sẽ định hình ra sao.

Thập kỷ tới sẽ không chỉ được quyết định bởi những gì có thể xây dựng, mà còn bởi khả năng kết nối, điều phối và tối ưu những gì đã có. Đó chính là “giai đoạn bứt phá” tiếp theo.

Làm được điều này sẽ mở ra cơ hội kinh tế và kinh doanh rất lớn: giảm chi phí hệ thống, tăng sức chống chịu, và tạo ra nguồn cạnh tranh, đầu tư và việc làm mới.