Chuyển đổi năng lượng là gì? Các nghiên cứu khoa học về Chuyển đổi năng lượng

Khái niệm chuyển đổi năng lượng

Chuyển đổi năng lượng (energy transition) là quá trình chuyển dịch từ hệ thống năng lượng truyền thống – chủ yếu dựa trên nhiên liệu hóa thạch như than đá, dầu mỏ và khí đốt – sang các nguồn năng lượng tái tạo, phát thải thấp hoặc không phát thải carbon. Đây là một chuyển đổi toàn diện bao gồm cả nguồn cung năng lượng, cách thức tiêu thụ và khung chính sách nhằm đáp ứng mục tiêu bền vững và giảm thiểu biến đổi khí hậu.

Theo định nghĩa từ Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), chuyển đổi năng lượng không chỉ là thay đổi công nghệ mà còn là quá trình tái cấu trúc toàn bộ hệ thống năng lượng quốc gia và toàn cầu. Điều này bao gồm việc tích hợp các công nghệ năng lượng tái tạo như điện mặt trời, điện gió, thủy điện, tăng cường hiệu quả năng lượng và triển khai các công nghệ lưu trữ điện để đảm bảo cân bằng cung cầu năng lượng.

Chuyển đổi năng lượng còn có hàm ý về sự công bằng xã hội, đảm bảo rằng quá trình thay đổi không gây ra bất bình đẳng hoặc thiệt thòi cho các cộng đồng phụ thuộc vào ngành năng lượng truyền thống. Thuật ngữ “chuyển đổi công bằng” (just transition) được Liên Hợp Quốc nhấn mạnh trong bối cảnh xây dựng chính sách khí hậu có tính bao trùm.

Lịch sử và các làn sóng chuyển đổi năng lượng

Lịch sử nhân loại đã trải qua nhiều đợt chuyển đổi năng lượng lớn gắn với sự thay đổi của nền kinh tế và công nghệ. Trong thế kỷ 18, Cách mạng công nghiệp đã đánh dấu bước chuyển từ nhiên liệu sinh khối như củi gỗ sang than đá. Thế kỷ 20 chứng kiến sự nổi lên của dầu mỏ và khí đốt, đặc biệt sau chiến tranh thế giới thứ hai, đưa đến sự bùng nổ của ngành công nghiệp ô tô và hóa dầu. Mỗi làn sóng chuyển đổi này đều gắn liền với sự thay đổi mô hình phát triển kinh tế và cấu trúc xã hội.

Làn sóng hiện nay, bắt đầu từ đầu thế kỷ 21, là một quá trình chuyển đổi sang hệ thống năng lượng phát thải thấp nhằm giảm tác động đến khí hậu toàn cầu. Đây là lần đầu tiên trong lịch sử nhân loại chuyển đổi năng lượng được thúc đẩy không chỉ bởi công nghệ và kinh tế, mà còn bởi các yếu tố môi trường và cam kết chính trị quốc tế. Theo báo cáo của BloombergNEF, đầu tư toàn cầu vào chuyển đổi năng lượng đã vượt mốc 1.7 nghìn tỷ USD trong năm 2023.

Bảng dưới đây tổng kết các làn sóng chuyển đổi năng lượng chính trong lịch sử:

Thời kỳ	Nhiên liệu chính	Động lực chuyển đổi
Thế kỷ 18–19	Gỗ → Than đá	Cách mạng công nghiệp
Thế kỷ 20	Than → Dầu mỏ và khí đốt	Hiệu suất, di động, phát triển công nghiệp
Thế kỷ 21	Hóa thạch → Tái tạo & lưu trữ	Khí hậu, chính sách, công nghệ xanh

Động lực thúc đẩy chuyển đổi năng lượng toàn cầu

Chuyển đổi năng lượng ngày nay được thúc đẩy bởi nhiều yếu tố đồng thời. Trước hết là vấn đề khí hậu – với biến đổi khí hậu ngày càng nghiêm trọng, các quốc gia buộc phải hành động để cắt giảm phát thải nhà kính. Thỏa thuận Paris 2015 đã đặt mục tiêu giữ mức tăng nhiệt độ trung bình toàn cầu dưới 2°C, tốt nhất là 1.5°C, điều này đòi hỏi hệ thống năng lượng toàn cầu phải phát thải ròng bằng 0 trước năm 2050.

Tiếp theo là sự phát triển vượt bậc của công nghệ năng lượng sạch. Chi phí sản xuất điện từ năng lượng mặt trời và gió đã giảm mạnh trong thập kỷ qua. Theo IRENA, trong giai đoạn 2010–2022, chi phí bình quân toàn cầu của điện mặt trời đã giảm 89%, điện gió trên bờ giảm 69%. Điều này làm cho năng lượng tái tạo trở thành lựa chọn cạnh tranh, không chỉ vì môi trường mà còn vì hiệu quả kinh tế.

Các động lực khác bao gồm:

• An ninh năng lượng: giảm phụ thuộc vào nhiên liệu nhập khẩu, đặc biệt là ở châu Âu sau khủng hoảng Nga–Ukraine
• Áp lực thị trường: nhà đầu tư và người tiêu dùng yêu cầu minh bạch hóa phát thải và tính bền vững
• Thúc đẩy đổi mới sáng tạo: chuyển đổi năng lượng kích thích phát triển các ngành công nghiệp mới như xe điện, lưu trữ, hydro

Phân loại các hình thức chuyển đổi năng lượng

Chuyển đổi năng lượng có thể phân loại thành hai hình thức chính:

• Chuyển đổi về nguồn cung: Thay thế các nhà máy điện chạy than, dầu, khí bằng năng lượng tái tạo như mặt trời, gió, thủy điện, địa nhiệt.
• Chuyển đổi về phía tiêu dùng: Thay thế thiết bị và phương tiện tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch bằng các công nghệ điện hóa, tiết kiệm năng lượng.

Một số ví dụ cụ thể của chuyển đổi tiêu dùng:

• Thay thế nồi hơi chạy than bằng bơm nhiệt sử dụng điện tái tạo
• Chuyển từ xe xăng sang xe điện
• Áp dụng đèn LED thay cho đèn sợi đốt trong chiếu sáng đô thị

Những thay đổi này không chỉ giúp giảm phát thải CO₂ mà còn nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng, giảm chi phí vận hành và thúc đẩy tiêu dùng bền vững trong dài hạn.

Các công nghệ then chốt trong chuyển đổi năng lượng

Chuyển đổi năng lượng đòi hỏi sự triển khai hàng loạt công nghệ mới có khả năng thay thế nhiên liệu hóa thạch, đồng thời đáp ứng các yêu cầu về hiệu quả, chi phí và độ tin cậy. Trong đó, điện mặt trời (quang điện - PV) và điện gió đang là hai nguồn năng lượng tái tạo phát triển nhanh nhất toàn cầu. Với khả năng lắp đặt phân tán, chi phí giảm sâu và tiềm năng khai thác lớn, chúng đã trở thành trụ cột chính trong chiến lược phi carbon hóa hệ thống điện.

Ngoài ra, lưu trữ năng lượng là yếu tố then chốt để đảm bảo ổn định hệ thống khi tỉ trọng năng lượng tái tạo cao. Pin lithium-ion hiện là công nghệ phổ biến nhất, được sử dụng trong cả nhà máy điện lẫn phương tiện giao thông. Các công nghệ khác đang nổi lên gồm pin natri, lưu trữ nhiệt, lưu trữ thủy năng bơm (pumped hydro), và siêu tụ điện.

Các công nghệ then chốt:

• Điện mặt trời: module PV áp mái, nhà máy quy mô lớn, trang trại nổi
• Điện gió: tuabin gió trên bờ và ngoài khơi
• Lưu trữ năng lượng: pin lithium-ion, hệ thống lưu trữ nhiệt hóa học
• Xe điện: sử dụng trong giao thông cá nhân và vận tải đô thị
• Hydro xanh: sản xuất bằng điện tái tạo qua quá trình điện phân

Bảng dưới đây so sánh một số công nghệ theo hiệu suất và tiềm năng phát thải thấp:

Công nghệ	Hiệu suất (%)	Phát thải CO₂ (g/kWh)
Điện mặt trời PV	15–22	< 50
Điện gió	30–45	< 20
Nhiệt điện than	33–38	900–1200
Pin lithium-ion	90–95 (sạc/xả)	0 (trực tiếp)

Vai trò của chính sách và tài chính

Chính sách là lực đẩy nền tảng của mọi chương trình chuyển đổi năng lượng. Chính phủ có vai trò thiết lập lộ trình phát thải, khuyến khích đổi mới công nghệ, bảo vệ người tiêu dùng, đồng thời điều tiết quá trình dịch chuyển kinh tế – xã hội. Những công cụ chính sách phổ biến gồm: trợ giá năng lượng sạch, ưu đãi thuế, quy định tỷ lệ bắt buộc năng lượng tái tạo trong lưới điện, và các quy chuẩn kỹ thuật môi trường.

Tài chính xanh đóng vai trò không thể thiếu. Việc chuyển đổi năng lượng cần nguồn vốn khổng lồ. Theo IEA, để đạt mục tiêu Net Zero vào năm 2050, thế giới cần đầu tư khoảng 4.5 nghìn tỷ USD mỗi năm từ năm 2030 trở đi. Các quỹ đầu tư, ngân hàng phát triển và cơ chế tín dụng carbon quốc tế đang góp phần định hình dòng vốn vào lĩnh vực này.

Ví dụ về chính sách hỗ trợ:

• Châu Âu: Cơ chế ETS – hệ thống thương mại phát thải
• Mỹ: Đạo luật Giảm Lạm phát (IRA) với ưu đãi hàng trăm tỷ USD cho năng lượng sạch
• Việt Nam: FIT và cơ chế đấu giá cho điện mặt trời, điện gió

Thách thức trong quá trình chuyển đổi năng lượng

Chuyển đổi năng lượng không phải là quá trình diễn ra dễ dàng. Một trong những thách thức lớn nhất là hạ tầng lưới điện chưa đủ linh hoạt để tiếp nhận lượng lớn năng lượng tái tạo, vốn có tính biến động cao. Ngoài ra, nhiều quốc gia đang phát triển vẫn phụ thuộc lớn vào than đá do chi phí đầu tư thấp và nguồn tài nguyên sẵn có.

Một số rào cản quan trọng khác:

• Chi phí đầu tư ban đầu: hệ thống pin, điện mặt trời, xe điện vẫn còn cao so với mức thu nhập phổ thông
• Thiếu nguồn nhân lực chất lượng cao: kỹ sư, chuyên gia kỹ thuật năng lượng mới chưa đủ
• Rủi ro xã hội: ngành năng lượng truyền thống có thể mất việc hàng loạt nếu không có kế hoạch chuyển đổi công bằng

Do đó, để đảm bảo thành công, chuyển đổi năng lượng cần đi kèm chiến lược hỗ trợ xã hội, đầu tư vào giáo dục – đào tạo, và tăng cường hợp tác quốc tế.

Tác động kinh tế - xã hội của chuyển đổi năng lượng

Quá trình chuyển đổi năng lượng tạo ra cả cơ hội và thách thức cho nền kinh tế. Một mặt, nó tạo ra nhiều việc làm mới trong các lĩnh vực công nghệ sạch, kỹ thuật số, xây dựng, logistics xanh. Mặt khác, các ngành liên quan đến than, dầu khí và luyện kim truyền thống sẽ bị ảnh hưởng tiêu cực nếu không có lộ trình dịch chuyển phù hợp.

Khái niệm "chuyển đổi công bằng" (Just Transition) được ILO và UNFCCC nhấn mạnh nhằm đảm bảo rằng người lao động, đặc biệt ở các ngành bị ảnh hưởng, được hỗ trợ tái đào tạo, chuyển nghề và tiếp cận việc làm mới. Các quốc gia cần chính sách bảo trợ xã hội, hệ thống an sinh linh hoạt và đối thoại xã hội hiệu quả.

Theo ILO, chuyển đổi năng lượng có thể tạo ra thêm 24 triệu việc làm vào năm 2030 nếu được quản lý tốt.

Tình hình chuyển đổi năng lượng tại Việt Nam

Việt Nam đã cam kết tại COP26 rằng sẽ đạt phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050. Hiện nay, Chính phủ đã phê duyệt Quy hoạch điện VIII, trong đó ưu tiên phát triển điện gió ngoài khơi, điện mặt trời và các nguồn năng lượng tái tạo khác. Đồng thời, nhiều dự án lớn đang được khởi động với sự hỗ trợ từ các đối tác quốc tế như GIZ, USAID, WB và IRENA.

Tuy nhiên, Việt Nam vẫn gặp khó khăn về mặt pháp lý, cơ sở hạ tầng truyền tải yếu, chậm trễ trong phê duyệt đầu tư, và thiếu cơ chế tài chính bền vững cho năng lượng sạch. Việc ban hành biểu giá điện (FIT) và cơ chế đấu giá minh bạch sẽ là bước then chốt để thu hút đầu tư tư nhân vào lĩnh vực này.

Các mục tiêu chính của Việt Nam đến năm 2030:

• Giảm 43.5% phát thải khí nhà kính so với kịch bản thông thường
• Tăng tỷ trọng điện tái tạo lên khoảng 47%
• Loại bỏ dần nhà máy điện than mới không có công nghệ CCS

Tài liệu tham khảo

1. IEA – World Energy Transitions Outlook 2023: https://www.iea.org
2. IEA – Net Zero by 2050: https://www.iea.org
3. IRENA – Renewable Energy Statistics 2023: https://www.irena.org
4. BloombergNEF – Energy Transition Investment: https://about.bnef.com
5. World Bank – Energy Sector Management Assistance Program: https://www.esmap.org
6. UNFCCC – Just Transition and Climate Action: https://unfccc.int
7. ILO – Green Jobs and Just Transition: https://www.ilo.org