Năm 2025, nhu cầu ngày càng tăng về việc sạc pin dung lượng lớn trong các phương tiện giao thông đang thúc đẩy những thay đổi lớn trong cách chúng ta sản xuất, truyền tải, phân phối và sử dụng năng lượng. Trước bối cảnh đó, 4 xu hướng chính được dự đoán sẽ tác động mạnh mẽ đến lĩnh vực năng lượng trong năm tới và cả tương lai xa hơn.
Các xu hướng này bao gồm sự trở lại của năng lượng hạt nhân thông qua lò phản ứng module nhỏ (SMRs), hệ thống điện phục vụ cơ sở hạ tầng điện khí hóa, mối liên kết giữa năng lượng và nước, cùng các hệ thống điện có tính bền vững cao hơn.
Theo ông Mark Siira, Chủ tịch Ủy ban điều phối tiêu chuẩn (IEEE), 4 xu hướng này sẽ tiếp tục định hình ngành năng lượng trong năm 2025 và thậm chí xa hơn, thúc đẩy các quốc gia phải đưa giải pháp sáng tạo và hiệu quả nhằm xây dựng một tương lai năng lượng bền vững.
Sự tái xuất của năng lượng hạt nhân
Lò phản ứng module nhỏ (SMR) đang trở thành lựa chọn thay thế hấp dẫn cho các nhà máy điện hạt nhân truyền thống. Các lò này, thường có công suất dưới 300 MW, ngày càng được các công ty công nghệ sử dụng để cung cấp năng lượng cho các trung tâm dữ liệu lớn vốn tiêu thụ nhiều điện năng.
Mô hình SMR của NuScale
Trong giai đoạn cuối năm 2024, nhiều thông báo quan trọng liên quan đến năng lượng hạt nhân đã được đưa ra. Dominion Energy và X-energy đã hợp tác phát triển SMRs cùng với Amazon. Microsoft cũng ký thỏa thuận với Constellation Energy để tái khởi động lò phản ứng tại Three Mile Island nhằm cung cấp năng lượng cho trung tâm dữ liệu của mình. Đồng thời, Google hợp tác với Kairos Power để xây dựng một lò phản ứng dự kiến sẽ hoàn thành trong vài năm tới.
Các SMR mang lại nhiều lợi ích như nguồn năng lượng đáng tin cậy, không phát thải carbon, và an toàn hơn nhờ thiết kế giảm nguy cơ rò rỉ phóng xạ khi gặp sự cố. Tuy nhiên, nhận thức tiêu cực về năng lượng hạt nhân vẫn còn tồn tại, phần lớn bắt nguồn từ sự kiện rò rỉ hạt nhân tại Three Mile Island năm 1979. Hiện nay, các cơ quan như Ủy ban Điều tiết hạt nhân (NRC) vẫn tiếp tục giám sát chặt chẽ để đảm bảo an toàn sức khỏe cộng đồng. Về mặt quốc tế, Mỹ, Anh và Pháp đang dẫn đầu trong lĩnh vực này.
Hệ thống điện phục vụ cơ sở hạ tầng điện khí hóa
Sự chuyển đổi sang điện khí hóa cơ sở hạ tầng, bao gồm cả cảng biển, bãi sạc phương tiện, và trung tâm dữ liệu AI, đang được thúc đẩy nhằm giảm phụ thuộc vào các máy phát điện chạy nhiên liệu hóa thạch gây ô nhiễm. Đặc biệt, Liên minh châu Âu đã ban hành chỉ thị yêu cầu tất cả các tàu cập cảng phải kết nối với nguồn điện trên bờ sau năm 2030. Động thái này nhằm tích hợp nguồn năng lượng tái tạo như gió, mặt trời và lưu trữ năng lượng vào hệ thống cảng.
Cảng Seattle (Mỹ) đã nâng cấp đáng kể khả năng phân phối điện tại các trạm biến áp để đáp ứng nhu cầu điện tăng cao từ tàu thuyền, xe taxi và các phương tiện điện khác. Tương tự, ngành công nghiệp cảng biển toàn cầu cũng đang tích cực cải tiến cơ sở hạ tầng để phù hợp với các quy định mới. Tuy nhiên, việc cung cấp điện từ lưới điện đến cảng và từ cảng đến tàu vẫn là một thách thức lớn, đòi hỏi phải phát triển các mạng lưới phân phối điện chuyên dụng.
Mối liên kết khăng khít giữa năng lượng và nước
Mối quan hệ tương hỗ giữa năng lượng và nguồn nước đang trở thành vấn đề cấp bách khi sản xuất điện là ngành tiêu thụ nước lớn nhất toàn cầu. Trong khi đó, ở chiều ngược lại, việc khai thác và phân phối nước lại cũng là lĩnh vực tiêu tốn nhiều điện năng nhất. Để giải quyết vấn đề này, Chương trình Kết nối ngành năng lượng và nước của IEEE SA đã được triển khai nhằm phát triển các tiêu chuẩn kỹ thuật cho các lĩnh vực như hydro, hạt nhân và quản lý nước.
Mối quan hệ tương hỗ giữa năng lượng và nguồn nước đang trở thành vấn đề cấp bách khi sản xuất điện là ngành tiêu thụ nước lớn nhất toàn cầu
Bộ Năng lượng Mỹ đã công bố dữ liệu cho thấy sự phụ thuộc lẫn nhau giữa điện năng và nước có sự khác biệt đáng kể theo từng khu vực. Ví dụ, tại một số bang, tiêu thụ nước để sản xuất điện cao hơn nhiều so với các khu vực khác. Đặc biệt, khi chuyển đổi sang sử dụng năng lượng hydro, cơ sở hạ tầng phân phối khí đốt tự nhiên hiện tại không thể đáp ứng được do đặc tính của phân tử hydro dễ bị rò rỉ. Do đó, các tổ chức như ASME đang phát triển tiêu chuẩn mới để đảm bảo an toàn khi sử dụng hydro.
Hệ thống điện bền vững và linh hoạt hơn
Với sự chuyển dịch từ các nhà máy điện tập trung sang mô hình phân tán, ngành năng lượng đang tập trung xây dựng các hệ thống điện bền vững có khả năng chống chịu và phục hồi tốt hơn trước các sự kiện bất ngờ. Các tiêu chuẩn mới như IEEE 1547.9 về hệ thống lưu trữ năng lượng và các hướng dẫn liên quan đến quản lý năng lượng bằng pin đã được triển khai nhằm cải thiện khả năng phản ứng của hệ thống trước các sự cố.
Bên cạnh đó, chương trình Climate READi của Viện Nghiên cứu điện lực (EPRI) đang hợp tác với IEEE SA để phát triển nền tảng dự đoán tác động của biến đổi khí hậu lên hệ thống điện, chẳng hạn như gió mạnh hay nhiệt độ cao có thể làm thay đổi tiêu chuẩn kỹ thuật của thiết bị điện trong tương lai. Một công nghệ nổi bật khác là các bộ biến tần tạo lưới, cho phép kiểm soát trực tiếp điện áp và tần số trên các hệ thống điện áp cao.
Tại vùng ven biển Alaska (Mỹ), ngôi làng St. Mary’s đã sử dụng biến tần tạo lưới kết hợp thiết bị lưu trữ năng lượng để giảm phụ thuộc vào các máy phát diesel. Hệ thống này giúp giảm 60% lượng nhiên liệu tiêu thụ và phát thải khí nhà kính.
Nhìn chung, 4 xu hướng năng lượng trên không chỉ phản ánh sự chuyển mình mạnh mẽ của ngành năng lượng mà còn mở ra nhiều cơ hội mới để xây dựng một tương lai bền vững hơn. Sự kết hợp giữa công nghệ tiên tiến, các chính sách thúc đẩy đổi mới, và nỗ lực hợp tác toàn cầu sẽ là chìa khóa để giải quyết những thách thức về năng lượng, môi trường và kinh tế. Trong bối cảnh này, việc tiếp tục đầu tư và phát triển các giải pháp như SMRs, hệ thống điện hóa, liên kết năng lượng - nước và lưới điện bền vững không chỉ là một lựa chọn mà còn là trách nhiệm để đảm bảo nguồn lực phục vụ cuộc sống ngày càng hiện đại và xanh hơn.