Hình 1. 10 xu hướng công nghệ năng lượng và các công ty khởi nghiệp nổi bật trong năm 2024 (Nguồn: StartUs Insights)

StartUs Insights đã tiến hành nghiên cứu về các xu hướng hàng đầu trong ngành công nghiệp năng lượng và công ty khởi nghiệp bằng cách phân tích mẫu 2835 công ty khởi nghiệp toàn cầu. Dựa trên nghiên cứu này, 10 xu hướng công nghệ năng lượng hàng đầu trong năm 2024 bao gồm:

• Năng lượng tái tạo (Renewable Energy);
• Internet năng lượng (Internet of Energy - IoE);
• Lưu trữ năng lượng (Energy Storage);
• Blockchain (Chuỗi khối);
• Energy as a Service (Năng lượng như một dịch vụ - EaaS);
• Các nguồn năng lượng phân tán (Distributed Energy Resources);
• Quản lý nhu cầu điện (Demand Side Management - DSM);
• Điện toán lượng tử (Quantum Computing);
• Vehicle to Grid (V2G);
• Power to X (PtX).

Hình 2. Biểu đồ tỷ trọng của 10 xu hướng công nghệ năng lượng năm 2024 (Nguồn: StartUs Insights)

Trong đó, 4 công nghệ đầu tiên đã chiếm gần ¾ xu hướng của ngành năng lượng. Điều này cho thấy việc phát triển năng lượng tái tạo, sản xuất điện và lưu trữ năng lượng cùng với việc kết hợp với trí tuệ nhân tạo (AI), internet năng lượng và blockchain sẽ là xu hướng chủ yếu trong năm 2024.

1.Năng lượng tái tạo (Renewable Energy)

Năng lượng tái tạo là thuật ngữ chỉ năng lượng được tạo ra từ các nguồn tự nhiên tái tạo liên tục. Khác với nguồn nhiên liệu hóa thạch có hạn và giảm sút theo thời gian, các nguồn năng lượng tái tạo gần như là không cạn kiệt. Các nguồn này sử dụng các yếu tố tự nhiên như ánh sáng mặt trời, gió, nước, địa nhiệt, sinh khối… để tạo ra điện và cung cấp nhiệt cho các ứng dụng khác nhau.

Việc chuyển đổi sang sử dụng năng lượng tái tạo không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn giảm lượng khí thải độc hại tới mức tối thiểu hoặc gần như không có. Sự phát triển trong công nghệ và tăng cường quy mô của nguồn năng lượng tái tạo đang làm cho những nguồn năng lượng này trở nên ngày càng quan trọng trong cấu trúc năng lượng toàn cầu. Điều này mở ra triển vọng cho một tương lai năng lượng sạch và bền vững hơn.

Hình 3. Các loại hình năng lượng tái tạo (Nguồn: Internet)

2.Internet năng lượng (Internet of Energy - IoE)

Internet năng lượng (Internet of Energy – IoE) là thuật ngữ công nghệ được sử dụng để mô tả quá trình nâng cấp và tự động hóa cơ sở hạ tầng ngành điện cho các nhà sản xuất năng lượng.

IoE tạo ra các giải pháp thông minh và hiệu quả hơn trong quản lý, sản xuất, phân phối và tiêu thụ năng lượng. Đây là một phần quan trọng của xu hướng chuyển đổi số trong ngành năng lượng, nơi mà các thiết bị và hệ thống liên quan đến năng lượng được kết nối và tương tác thông qua Internet. Điều này mang lại nhiều lợi ích như tăng cường hiệu suất, giảm lượng phát thải khí nhà kính và tạo ra một môi trường năng lượng thông minh và bền vững. IoE có thể bao gồm các ứng dụng như đo lường thông tin về năng lượng, quản lý mạng lưới điện thông minh và tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo vào hệ thống năng lượng toàn cầu.

Hình 4. Minh họa về Internet năng lượng (Nguồn: Internet)

3.Lưu trữ năng lượng (Energy Storage)

Lưu trữ năng lượng là quá trình tích trữ năng lượng từ nguồn cung và sau đó giải phóng năng lượng vào thời điểm cần thiết. Điều này giúp làm giảm sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng ngay lập tức và tối ưu hóa việc sử dụng nguồn năng lượng tái tạo biến động, như gió và năng lượng mặt trời, bằng cách lưu trữ lượng năng lượng sản xuất trong khoảng thời gian năng lượng đạt mức cao nhất.

Công nghệ ngày nay mang lại khả năng sản xuất năng lượng dồi dào, nhưng đối mặt với thách thức là việc thiếu giải pháp lưu trữ năng lượng hiệu quả với chi phí hợp lý. Lưu trữ năng lượng chính là yếu tố quyết định trong việc duy trì ổn định cấu trúc giá bằng cách tự quản lý nhu cầu của người tiêu dùng. Việc mua năng lượng để sử dụng trong tương lai cho phép người tiêu dùng có thể lên kế hoạch tích lũy năng lượng một cách hiệu quả, giúp giảm áp lực trên lưới điện trong các khoảng thời gian cao điểm, đồng thời mang lại lợi ích tài chính cho người tiêu dùng khi giá năng lượng tăng cao.

Hình 5. Hệ thống lưu trữ năng lượng (Nguồn: Internet)

4.Blockchain (Chuỗi khối)

Blockchain (Chuỗi khối) đang tạo ra cách mạng hóa lĩnh vực năng lượng thông qua việc thay đổi cách giao dịch, quản lý và tiêu thụ năng lượng. Công nghệ này mang lại tính minh bạch, bảo mật, và hiệu quả cho các giao dịch và hoạt động của lưới điện. Cụ thể, Blockchain mang lại nhiều lợi ích, bao gồm giao dịch năng lượng ngang hàng (Peer-to-Peer – P2P), quản lý tối ưu hóa lưới điện, xác minh chứng chỉ nguồn năng lượng tái tạo, quản lý chuỗi cung ứng và tài sản, cũng như tạo điều kiện cho lưới điện siêu nhỏ và thị trường năng lượng mã hóa. Đồng thời, blockchain cung cấp bảo mật dữ liệu và quyền riêng tư cao, đảm bảo tính toàn vẹn và an ninh cho thông tin liên quan đến năng lượng.

Tổng quan, công nghệ blockchain trong lĩnh vực năng lượng đang thúc đẩy sự đổi mới và tính bền vững thông qua việc phân quyền kiểm soát, tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng và tạo điều kiện cho các cấu trúc thị trường mới, nhằm xây dựng hệ thống năng lượng sạch hơn và hiệu quả hơn.

Hình 6. Ví dụ về chuyển dịch thị trường điện với blockchain (Nguồn: [3])

5.Energy as a Service (Năng lượng như một dịch vụ - EaaS)

Năng lượng như một dịch vụ (Energy as a Service – EaaS) là một mô hình cung cấp năng lượng toàn diện, bao gồm sản xuất, quản lý, tối ưu hóa và hiệu quả. Các nhà cung cấp EaaS đảm nhận các chức năng phức tạp như mua sắm, bảo trì và tối ưu hóa hệ thống năng lượng, giúp tổ chức tập trung vào hoạt động chính của họ. Mô hình thanh toán linh hoạt của EaaS cho phép trả tiền dựa trên đăng ký hoặc khi sử dụng dịch vụ, giảm áp lực đầu tư và quản lý cơ sở hạ tầng. Đồng thời, EaaS còn mang lại tính tùy chỉnh và khả năng mở rộng, tích hợp các công nghệ tiên tiến như IoT (Internet of Things) và AI để giám sát và quản lý mức tiêu thụ năng lượng trong thời gian thực. Các nhà cung cấp EaaS cũng cam kết đảm bảo hiệu suất và giảm thiểu rủi ro liên quan đến cung cấp và tiêu thụ năng lượng.

EaaS mang lại lợi ích to lớn cho doanh nghiệp, bao gồm tiết kiệm chi phí, hiệu quả và tối ưu hóa năng lượng. Mô hình này tập trung vào hoạt động cốt lõi của doanh nghiệp, cung cấp tính linh hoạt và khả năng mở rộng. EaaS còn hỗ trợ bền vững và tạo tác động tích cực đối với môi trường. Ngoài ra, EaaS cung cấp tiếp cận đến các công nghệ tiên tiến, giúp nâng cao hiệu suất và quản lý năng lượng của doanh nghiệp.

Hình 7. Tốc độ phát triển của EaaS theo vùng trong giai đoạn 2023-2028 (Nguồn: Mordor Intelligence)

6.Các nguồn năng lượng phân tán (Distributed Energy Resources – DERs)

Các nguồn năng lượng phân tán (DERs) thường đề cập đến nhiều thiết bị lưu trữ và phát điện quy mô nhỏ, thường được kết nối với lưới điện tập trung hoặc vận hành tách đảo (tách biệt). Đây có thể bao gồm các nguồn năng lượng khác nhau như Năng lượng mặt trời, Gió và bộ pin lưu trữ, cùng nhiều loại năng lượng khác. DERs đã tạo ra sự chuyển đổi trong việc sản xuất năng lượng, cho phép sản xuất điện hoặc năng lượng khác ngay tại nơi sử dụng, thay vì tại các điểm tập trung.

DERs mang lại nhiều lợi ích, trong đó có giảm năng lượng lãng phí, khả năng phục hồi lưới điện cao hơn, hiệu quả sử dụng năng lượng cao hơn và giảm lượng khí thải carbon thông qua tích hợp các nguồn tái tạo. Hệ thống năng lượng phi tập trung cho phép phát điện cục bộ từ các máy phát điện nhỏ hơn để truyền đi những khoảng cách ngắn hơn và thậm chí kết nối trực tiếp với nhà ở hoặc doanh nghiệp. Điều này giúp giảm tổn thất điện năng trong quá trình vận chuyển từ nơi này sang nơi khác, chủ yếu do giảm khoảng cách mà năng lượng phải truyền đi.

Hình 8. Xu hướng chuyển đổi từ tập trung sang đa hướng và phân tán các hệ thống năng lượng tập trung (Nguồn: Internet)

7.Quản lý nhu cầu điện (Demand Side Management - DSM)

Quản lý phía cầu (DSM) trong năng lượng tập trung vào thay đổi thời điểm và cách thức tiêu thụ điện của người tiêu dùng để cân bằng cung và cầu năng lượng. Chiến lược DSM bao gồm chuyển đổi phụ tải, quản lý phụ tải cao điểm và thúc đẩy hiệu quả năng lượng thông qua định giá theo thời gian sử dụng, chương trình đáp ứng nhu cầu và các chương trình tiết kiệm năng lượng. Các thành phần DSM còn bao gồm đo lường thông minh và tự động hóa để hỗ trợ người tiêu dùng ra quyết định về việc sử dụng năng lượng.

Lợi ích của DSM bao gồm tính ổn định của lưới điện, giảm căng thẳng cho hệ thống và tiết kiệm chi phí cho người tiêu dùng. Đồng thời, DSM cũng có tác động tích cực đối với môi trường bằng cách giảm nhu cầu trong thời gian cao điểm và hỗ trợ giảm phát thải khí nhà kính. Tuy nhiên, để thực hiện DSM có hiệu quả, cần đầu tư vào cơ sở hạ tầng, công nghệ và khuyến khích người tiêu dùng thay đổi thói quen tiêu dùng.

Hình 9. Minh họa cách thức thực hiện Chương trình DSM (Nguồn: [4])

8.Điện toán lượng tử (Quantum Computing)

Điện toán lượng tử (Quantum Computing) là một lĩnh vực công nghệ tiên tiến sử dụng nguyên tắc của cơ học lượng tử để thực hiện các phép tính. Khác với máy tính cổ điển, máy tính lượng tử có thể xử lý lượng dữ liệu lớn với tốc độ nhanh hơn. Trong lĩnh vực năng lượng, điện toán lượng tử có ứng dụng trong thiết kế và mô phỏng vật liệu cho lưu trữ năng lượng, quản lý lưới điện và giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu thông qua mô hình hóa hệ thống khí hậu và hỗ trợ phát triển các công nghệ thu giữ carbon.

Điện toán lượng tử mở ra triển vọng biến đổi toàn diện trong lĩnh vực năng lượng bằng cách giải quyết những thách thức phức tạp mà máy tính cổ điển gặp phải. Khi công nghệ này được hoàn thiện, điện toán lượng tử có thể mang lại những tiến bộ đáng kể về hiệu suất sử dụng năng lượng, khả năng lưu trữ, tối ưu hóa lưới điện và tính bền vững.

Hình 10. Ứng dụng của điện toán lượng tử trong lĩnh vực năng lượng (Nguồn: Internet)

9.Vehicle to Grid (V2G)

Vehicle to Grid (V2G) là một công nghệ cho phép ô tô điện không chỉ tiêu thụ năng lượng từ lưới mà còn trở thành nguồn lưu trữ di động và có khả năng trả lại năng lượng vào lưới khi cần. Công nghệ này giúp lưu trữ năng lượng dư thừa, tương tác với lưới điện để kiểm soát quá trình sạc và giảm tải cao điểm, thậm chí tham gia vào thị trường năng lượng để thu được lợi nhuận. V2G có tiềm năng làm tăng tính linh hoạt và hiệu suất của hệ thống điện và đóng góp vào mục tiêu năng lượng sạch.

Hình 11. Mô hình minh họa cách thức hoạt động V2G (Nguồn: Internet)

Tuy nhiên, V2G đối mặt với những thách thức quan trọng như suy giảm tuổi thọ của pin do chu kỳ sạc và xả thường xuyên. Đồng thời, việc tiêu chuẩn hóa cơ sở hạ tầng và tiêu chuẩn kèm theo khung pháp lý cho V2G là quan trọng để hỗ trợ tích hợp và tăng cường sự tham gia rộng rãi của công nghệ này.

Mặc dù có những thách thức về kỹ thuật và pháp lý, V2G có tiềm năng to lớn để nâng cao độ tin cậy của lưới điện, hỗ trợ tích hợp năng lượng tái tạo và tạo ra nguồn doanh thu mới cho chủ sở hữu xe điện, góp phần tạo ra một tương lai năng lượng hiệu quả và bền vững hơn.

10.Power to X (PtX)

Power-to-X (PtX) là một thuật ngữ được sử dụng để mô tả các quá trình chuyển đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác, chẳng hạn như hydro, khí tổng hợp, nhiên liệu tổng hợp, hoặc các sản phẩm hóa học. X trong PtX có thể đại diện cho bất kỳ dạng năng lượng hoặc sản phẩm nào được tạo ra từ quá trình này.

PtX đang trở thành một hướng phát triển quan trọng trong nỗ lực giảm thiểu lượng khí thải carbon trên toàn cầu. PtX giúp giải quyết vấn đề lưu trữ năng lượng từ nguồn tái tạo và tạo ra các sản phẩm thay thế cho nguồn năng lượng truyền thống. Các công ty khởi nghiệp về PtX đang đưa ra các giải pháp sáng tạo mới để chuyển đổi CO2 và năng lượng thành các sản phẩm và vật liệu mới, có ứng dụng đa dạng trong nhiều ngành công nghiệp. Đây là một công nghệ năng lượng quan trọng để tối ưu hóa sự linh hoạt của hệ thống năng lượng và thúc đẩy sự chuyển đổi sang nguồn năng lượng sạch.

Hình 12. Minh họa về Power to X (Nguồn: Internet)

Lược dịch, tổng hợp: Nguyễn Lê Quốc Khánh

Tài liệu tham khảo:

[1] Top 10 Energy Industry Trends in 2024, StartUs Insights. https://www.linkedin.com/pulse/global-top-10-energy-industry-trends-2024-explore-details-z49lc?trk=public_post

[2] Global Top 10 Energy Industry Trends in 2024 Explore In Detail, Linkedln. https://www.startus-insights.com/innovators-guide/top-10-energy-industry-trends-innovations-in-2021/

[3] https://pecc2.com/vn/blockchain-va-cau-chuyen-nganh-nang-luong-dong-nam-a.html

[4] https://www.erav.vn/tin-tuc/t985/chuong-trinh-quan-ly-nhu-cau-nhung-thuan-loi-va-kho-khan-tai-viet-nam.html