Trong một thế giới đang nóng lên, quá trình chuyển đổi từ nhiên liệu hóa thạch sang năng lượng tái tạo đang nóng lên. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), công suất sản xuất năng lượng tái tạo toàn cầu đang tăng nhanh hơn bất kỳ thời điểm nào trong 30 năm qua. Cơ quan này dự đoán rằng đến năm 2025, năng lượng tái tạo sẽ vượt than để trở thành nguồn điện hàng đầu thế giới. Sản lượng điện từ gió và quang điện mặt trời (PV) được dự báo sẽ vượt sản lượng điện hạt nhân lần lượt vào năm 2025 và 2026. Và đến năm 2028, Nước 68 sẽ tự hào về năng lượng tái tạo là nguồn năng lượng chính của họ.

Sự tăng tốc trong sản xuất năng lượng sạch, năng lượng tái tạo không còn quá sớm đối với các nhà hoạch định chính sách và những người ủng hộ quan tâm đến vấn đề này. biến đổi khí hậu gây ra bởi lượng phát thải khí nhà kính.

Chính sách thúc đẩy phát triển

Tại Hội nghị về Biến đổi Khí hậu của Liên Hợp Quốc (COP2023) năm 28, các chính phủ đã đặt mục tiêu tăng gấp ba công suất năng lượng tái tạo toàn cầu vào năm 2030. Điều này lý tưởng sẽ giúp thúc đẩy khử cacbon, giảm thiểu biến đổi khí hậu và đạt được mạng không khí thải, theo IEA.

Để phát triển công nghệ năng lượng tái tạo, các chính phủ đang chuyển sang các biện pháp chính sách công khác nhau. Kế hoạch Công nghiệp Thỏa thuận Xanh của Liên minh Châu Âu, Khuyến khích Liên kết Sản xuất (PLI) của Ấn Độ và Đạo luật Giảm Lạm phát (IRA) của Hoa Kỳ đều là những chính sách được thiết kế để kích thích hơn nữa sự hội nhập của năng lượng bền vững. Các chính sách kinh tế hỗ trợ ở Trung Quốc đã tăng tốc năng lượng gió trên bờ và năng lượng quang điện mặt trời các dự án ở đó, giúp đất nước vượt mục tiêu quốc gia năm 2030 trước thời hạn nhiều năm. (Điều này rất quan trọng đối với mục tiêu tăng gấp ba lần năng lượng tái tạo trên toàn thế giới vì Trung Quốc chiếm gần 60% tổng công suất năng lượng tái tạo toàn cầu mới dự kiến ​​​​sẽ trực tuyến vào năm 2028.) Ngoài ra, việc xây dựng các quy định về doanh nghiệp môi trường, xã hội và quản trị (ESG) các sáng kiến ​​trên khắp thế giới đang làm tăng nhu cầu về năng lượng tái tạo trong khu vực tư nhân, khuyến khích tăng trưởng hơn nữa.

Tăng trưởng năng lượng tái tạo theo loại hình

Tuy nhiên, các biện pháp chính sách rộng rãi, hỗ trợ chính sách thường khác nhau tùy thuộc vào loại năng lượng tái tạo được đề cập. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn một số loại tài nguyên năng lượng tái tạo và xu hướng hình thành trong từng loại.

Năng lượng mặt trời

Theo IEA, vào năm 2023, năng lượng quang điện mặt trời chiếm XNUMX/XNUMX tổng công suất tái tạo bổ sung trên toàn thế giới. Tăng trưởng công suất bắt nguồn từ cả các nhà máy quy mô tiện ích và việc người tiêu dùng áp dụng hệ thống quang điện phân tán—phát điện năng lượng mặt trời tại chỗ tại gia đình và doanh nghiệp—chiếm nửa còn lại.

Sự hỗ trợ chính sách liên tục từ các chính phủ trên thế giới vẫn là động lực chính cho sự tăng trưởng này. Ví dụ, một số nhà hoạch định chính sách khuyến khích các cá nhân và doanh nghiệp sản xuất năng lượng tái tạo thông qua các chương trình đo lượng điện ròng cho phép khách hàng tiện ích gửi năng lượng dư thừa được tạo ra trở lại các tiện ích của họ để lấy tín dụng. Các ưu đãi khác khuyến khích sản xuất và sử dụng năng lượng mặt trời bao gồm thức ăn trong thuế quan, tín dụng thuế và đấu giá trong đó các nhà cung cấp năng lượng mặt trời cạnh tranh về giá thị trường năng lượng để giành được hợp đồng.

Việc mở rộng chuỗi cung ứng năng lượng mặt trời đang cho phép sản xuất cần thiết để đáp ứng nhu cầu của ngành công nghiệp đang phát triển. Năng lực sản xuất tăng thêm ở Mỹ, Ấn Độ và EU dự kiến ​​sẽ giúp đa dạng hóa chuỗi cung ứng năng lượng mặt trời, nhưng Trung Quốc vẫn tiếp tục thống trị lĩnh vực này. (Đất nước này là quê hương của 95% cơ sở sản xuất công nghệ năng lượng mặt trời mới vào năm 2022.) Và những tiến bộ trong công nghệ quang điện mặt trời đang tạo ra tấm pin mặt trời nhẹ hơn, rẻ hơn, hiệu quả hơn điều đó sẽ tiếp tục tăng công suất phát điện theo thời gian.

Dựa trên Kịch bản không phát thải ròng vào năm 2050 (NZE) của IEA, nếu tốc độ tăng trưởng hiện tại được duy trì đến năm 2030, thì pin mặt trời đang “đi đúng hướng” để đáp ứng công suất phát điện hàng năm khoảng 8,300 terawatt giờ (TWh) vào cuối thập kỷ. Ngoài ra, quang điện mặt trời dự kiến ​​sẽ là nguồn năng lượng chủ đạo trong sản xuất hydro xanh hoặc khí thải thấp. Hydro phát thải thấp (trái ngược với hydro được sản xuất bằng năng lượng nhiên liệu hóa thạch) có khả năng thúc đẩy nỗ lực khử cacbon lớn hơn trong các doanh nghiệp từ sản xuất thép đến sản xuất amoniac, nơi hydro được sử dụng cho mục đích công nghiệp.

Năng lượng gió

Giống như năng lượng mặt trời, các chính sách công là chìa khóa để thúc đẩy phát triển năng lượng gió, nhưng dự báo tăng trưởng khác nhau tùy theo khu vực. Trung Quốc chứng kiến ​​công suất điện gió tăng 66% vào năm 2023 và đang trên đà bổ sung thêm trong những năm tới. Tuy nhiên, việc phát triển dự án đã chậm hơn so với dự kiến ​​ban đầu ở Châu Âu và Bắc Mỹ. Các dự án gió ngoài khơi đặc biệt dễ bị tổn thương: Vào năm 2023, chỉ riêng ở Mỹ và Anh, các nhà phát triển hủy dự án ngoài khơi với tổng công suất 15 gigawatt (GW).

Các chính sách công gần đây có thể giúp hỗ trợ ngành trong giai đoạn đầy thử thách này. Vào năm 2023, Liên minh Châu Âu đã công bố Kế hoạch hành động về điện gió, với các biện pháp cải thiện quy trình cấp phép, đấu giá và tiếp cận tài chính cũng như mở rộng đào tạo nhân lực. Cùng năm đó, 120 quốc gia châu Âu đã công bố kế hoạch tăng công suất điện gió ngoài khơi lên hơn 2030 GW vào năm XNUMX trở đi. 300 GW vào năm 2050. Trong khi đó, ở Mỹ, chính phủ đang đầu tư phát triển các trang trại gió nổi. Triển khai trang trại gió nổi công suất 15 GW dự kiến ​​vào năm 2035.

Để năng lượng gió đáp ứng được các mục tiêu của NZE của IEA, mức tăng trưởng trung bình hàng năm sẽ cần phải đạt hoặc vượt 17%/năm cho đến năm 2030.

Năng lượng Hidro

Theo IEA, hiện tại, thủy điện tạo ra nhiều điện năng hơn—đạt 4,300 TWh vào năm 2022—so với tất cả các nguồn năng lượng sạch khác cộng lại và sẽ vẫn là nguồn lớn nhất cho đến năm 2030. Mặc dù tăng trưởng nhỏ nhưng ổn định và độ tin cậy đã được chứng minh, việc bổ sung thêm thủy điện mới được dự báo sẽ giảm 23% trong thập kỷ tới do sự phát triển chậm lại ở Châu Âu, Trung Quốc và Châu Mỹ Latinh.

Trong 20 năm qua, trọng tâm của ngành năng lượng đã chuyển từ thủy điện, với hầu hết các quốc gia tập trung vào chính sách và khuyến khích mở rộng năng lượng mặt trời và năng lượng gió. Hôm nay, dưới 30 quốc gia đưa ra các chính sách hỗ trợ phát triển thủy điện mới và tân trang các nhà máy hiện có so với hơn 100 quốc gia có chính sách hỗ trợ điện gió và điện mặt trời.

Để đáp ứng Kịch bản NZE, thủy điện sẽ cần tăng trưởng với tốc độ hàng năm là ít nhất 4%.

Nhiên liệu sinh học

Việc mở rộng nhiên liệu sinh học toàn cầu đang được tiến hành, phần lớn nhờ vào các chính sách hỗ trợ của chính phủ ở các nền kinh tế mới nổi như Brazil, Ấn Độ và Indonesia. Nhu cầu chủ yếu được thúc đẩy bởi ngành vận tải ở những quốc gia này, trong khi nguồn cung được hỗ trợ nhờ nguồn nguyên liệu sinh khối sẵn có. Brazil dẫn đầu về phát triển nhiên liệu sinh học, chiếm tỷ trọng dự kiến Tăng trưởng 40% vào năm 2028.

Việc mở rộng nhiên liệu sinh học bị hạn chế hơn ở EU, Mỹ, Canada và Nhật Bản một phần do chi phí cao và sự phổ biến ngày càng tăng của xe điện. Các lĩnh vực tăng trưởng chính của nhiên liệu sinh học ở các quốc gia này là phân khúc nhiên liệu diesel và nhiên liệu phản lực sinh học tái tạo. Nhìn chung, nhiên liệu sinh học như ethanol sinh học và diesel sinh học, kết hợp với xe điện (EV), có khả năng bù đắp lượng dầu tương đương 2028 triệu thùng vào năm XNUMX. Bất chấp những cột mốc quan trọng như vậy, IEA dự đoán rằng việc mở rộng nhiên liệu sinh học vẫn sẽ không đạt được mục tiêu của NZE vào năm 2030.

Khí sinh học: Trong khi sự phát triển của ngành công nghiệp khí sinh học bắt đầu từ những năm 1990, hai năm qua đã chứng kiến ​​sự hỗ trợ chính sách ngày càng tăng đối với khí đốt tự nhiên thay thế. Hiện nay, gần một nửa sản lượng khí sinh học toàn cầu đến từ châu Âu, với 20% trong số đó chỉ từ Đức.

Trong lịch sử, khí sinh học đã được sử dụng ở các nhà máy nhiệt điện. Tuy nhiên, gần đây hơn, các chính phủ đã khuyến khích sử dụng biomethane trong công nghiệp và giao thông, một loại khí sinh học, đúng như tên gọi của nó, có chứa một lượng lớn khí mê-tan. Với 13 quốc gia thực hiện các chính sách mới mạnh mẽ hỗ trợ khí sinh học kể từ năm 2022, dự án IEA rằng tăng trưởng sản xuất khí sinh học sẽ tăng tốc đến năm 2028.

Năng lượng địa nhiệt

Sự phát triển công nghệ đang tạo cơ hội đưa năng lượng địa nhiệt đến nhiều nơi hơn. Ví dụ, thông qua Hệ thống năng lượng địa nhiệt nâng cao, chất lỏng được bơm vào lòng đất ở những khu vực không có nguồn nước nóng tự nhiên. Chất lỏng nóng lên dưới lòng đất và sau đó được bơm lên bề mặt, nơi nó tạo ra điện. Nhiều dự án địa nhiệt khác nhau đang được lên kế hoạch hoặc đang được tiến hành trên khắp thế giới, bao gồm cả ở Bắc Mỹ, Châu Âu và Châu Á.

Bất chấp những tiến bộ như vậy, những người ủng hộ năng lượng địa nhiệt cho rằng cần có các chính sách để tận dụng tiềm năng chưa được khai thác của nó. Tính chất cần nhiều vốn và chi phí tài chính của các dự án địa nhiệt có thể rất cao. Sự phát triển của quy mô kinh tế và tiến bộ công nghệ liên tục có thể giúp giảm chi phí, nhưng hiện tại, IEA dự báo rằng chỉ có khoảng 1% năng lượng tái tạo sẽ có nguồn gốc từ sản xuất năng lượng địa nhiệt vào năm 2030.²³

Công nghệ hỗ trợ phát triển năng lượng tái tạo

Khi ngày càng có nhiều năng lượng tái tạo được bổ sung vào các hệ thống năng lượng, công nghệ sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc duy trì nguồn cung cấp năng lượng đồng thời đảm bảo an ninh năng lượng và sự ổn định của lưới điện.

Do các nguồn năng lượng tái tạo, đặc biệt là gió và mặt trời, dễ bị tổn thương trước các điều kiện môi trường nên việc đảm bảo sản xuất và phân phối tối ưu là rất quan trọng để cung cấp nguồn điện ổn định, linh hoạt. Dự báo năng lượng tái tạo đang nhanh chóng trở thành một công cụ quan trọng trong quá trình chuyển đổi năng lượng. Ví dụ: các giải pháp như Nền tảng dự báo năng lượng tái tạo của IBM trong Bộ thông minh môi trường của IBM có thể cung cấp Dự báo gió và mặt trời trong ngày với độ chính xác 92%.

Lưu trữ tốt hơn cũng sẽ giúp hệ thống điện trở nên linh hoạt hơn. Năng lượng mặt trời, gió và thủy điện đều yêu cầu hệ thống lưu trữ năng lượng (ESS) để cung cấp nguồn năng lượng ổn định. Khi công nghệ pin quy mô lưới phát triển, các công ty tiện ích sẽ có thể lưu trữ điện lâu dài để quản lý tải tốt hơn trong thời gian sản lượng thấp hoặc không sản xuất. Ví dụ, pin dòng chảy là một dạng lưu trữ năng lượng dài hạn trên quy mô lưới điện có chi phí thấp và có thể mở rộng hiện đang được phát triển.

Từ pin đến mảng năng lượng mặt trời, quản lý tài sản hiệu quả là một thành phần quan trọng trong việc hỗ trợ quá trình chuyển đổi năng lượng sạch; quản lý tài sản thông minh và bảo trì dự đoán có thể theo dõi tình trạng tài sản và kéo dài tuổi thọ của tài sản. Ví dụ: Cơ quan quyền lực New York (NYPA) đang hợp lý hóa việc quản lý tài sản của mình với Bộ ứng dụng IBM Maximo®. Mục tiêu là để số hóa cơ sở hạ tầng năng lượng của nhà nước và biến nó thành một hệ thống sạch, đáng tin cậy, linh hoạt và giá cả phải chăng trong thập kỷ tới.

Mở rộng hành trình phát triển bền vững và tận dụng tối đa các khoản đầu tư vào năng lượng bằng cách kết nối lộ trình chiến lược của bạn với các hoạt động hàng ngày.

Hãy cùng khám phá Bộ thông minh môi trường của IBM dành cho năng lượng và tiện ích và xem Bộ ứng dụng IBM Maximo cho Năng lượng và Tiện ích.

Bắt đầu với ESG và hành trình phát triển bền vững của bạn