Tích hợp năng lượng tái tạo trong lĩnh vực dầu khí: Xu hướng và triển vọng tương lai (Kỳ II)

Chuyện tích hợp năng lượng tái tạo của 2 ông lớn dầu khí Chevron và Shell

Hãng Chevron, một trong những công ty dầu khí lớn nhất thế giới, đã bắt tay vào một số dự án tích hợp năng lượng tái tạo thành công để giảm thiểu tác động môi trường và nâng cao hiệu quả hoạt động (Esho và cộng sự, 2024, Igbinenikaro và Adewusi, 2024, Thompson và cộng sự, 2022). Tại tiểu bang California (Hoa Kỳ), hãng Chevron đã hợp tác với BrightSource Energy để triển khai nhà máy nhiệt điện mặt trời tại mỏ dầu ở Coalinga (Hạt Kern). Dự án có tên là Cơ sở chuyển đổi năng lượng mặt trời thành hơi nước của Chevron Coalinga (Chevron Coalinga Solar-to-Steam Facility), sử dụng công nghệ năng lượng mặt trời tập trung (CSP) để tạo ra hơi nước nhằm tăng cường hoạt động thu hồi dầu (EOR) (Abukubu, 2020; Sandler và cộng sự, 2012; Palmer và O' Donnel, 2014). Bằng cách khai thác năng lượng mặt trời để sản xuất hơi nước thay vì khí tự nhiên, hãng Chevron đã cắt giảm lượng phát thải khí nhà kính GHG ước tính khoảng 31.000 tấn mỗi năm, đồng thời cũng cắt giảm chi phí vận hành và cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng (Akinsanya, Ekechi và Okeke, 2024, Oguanobi và Joel, 2024).

Ảnh minh họa

Hãng Shell, một công ty năng lượng toàn cầu khác cũng đã đa dạng hóa danh mục năng lượng của mình bằng cách đầu tư vào các dự án điện gió ngoài khơi ở châu Âu và Hoa Kỳ. Năm 2019, hãng Shell mua lại 49% cổ phần của trang trại gió ngoài khơi Borssele III/IV (CH Hà Lan), đánh dấu sự gia nhập lĩnh vực gió ngoài khơi của bản hãng. Dự án điện gió này nằm ở Biển Bắc, với tổng công suất 731 megawatt (MW) và dự kiến sẽ tạo ra điện sạch tương đương với lượng điện tiêu thụ hàng năm của hơn 825.000 hộ gia đình (Abaku và Odimarha, 2024, Nzeako và cộng sự, 2024, Olawale và cộng sự, 2024). Khoản đầu tư vốn tài chính của hãng Shell rót vào các dự án điện gió ngoài khơi phù hợp với cam kết chuyển đổi hướng tới tương lai năng lượng có hàm lượng carbon thấp hơn, đồng thời tận dụng thị trường năng lượng tái tạo đang phát triển mạnh mẽ trên toàn cầu (Oseme, 2023; Mailhol, 2022).

Bất chấp những lợi ích của việc tích hợp năng lượng tái tạo trong lĩnh vực dầu khí đem lại, hiện vẫn cần phải giải quyết một số thách thức và trở ngại để tối đa hóa tiềm năng của nó đặt ra. Một trong số những thách thức chính liên quan đến việc tích hợp năng lượng tái tạo là tính không liên tục (Suberu và cộng sự, 2014; Asiaban và cộng sự, 2021) hoặc sự biến đổi của việc tạo ra năng lượng tái tạo dựa trên điều kiện thời tiết và thời gian trong ngày. Việc sản xuất năng lượng mặt trời và năng lượng gió có thể dao động trong ngày và theo mùa, điều này gây khó khăn không ít cho việc kết hợp cung và cầu. Để giải quyết những thách thức này, các công ty dầu khí hiện phải triển khai các công nghệ lưu trữ năng lượng, chẳng hạn như pin hoặc bơm lưu trữ thủy điện, để lưu trữ năng lượng tái tạo dư thừa trong thời kỳ phát điện cao và xả năng lượng đó trong thời kỳ phát điện thấp (Akinsanya, Ekechi và Okeke, 2024, Ochulor và cộng sự, 2024, Udeh và cộng sự, 2023). Ngoài ra, các công ty dầu khí còn có thể thực hiện các chiến lược quản lý phía cầu để điều chỉnh mô hình tiêu thụ năng lượng nhằm đáp ứng nguồn năng lượng tái tạo sẵn có (Finn và Fitzpatrick, 2014).

Một thách thức khác là việc tích hợp năng lượng tái tạo vào cơ sở hạ tầng lưới điện hiện có (Kataray và cộng sự, 2023; Aguero và cộng sự, 2017). Hiện các dự án năng lượng tái tạo, đặc biệt là các trang trại năng lượng mặt trời và gió quy mô lớn, có thể lắp đặt ở những vùng sâu vùng xa với khả năng kết nối lưới điện hạn chế, điều này đòi hỏi khoản đầu tư đáng kể vào cơ sở hạ tầng truyền tải và phân phối điện để cung cấp điện cho người dùng cuối. Hơn thế nữa, việc tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo không liên tục vào lưới điện có thể làm mất tính ổn định hoạt động của lưới điện và đặt ra những thách thức kỹ thuật như dao động điện áp và điều chỉnh tần số (Adama và cộng sự, 2024, Joel và Oguanobi, 2024, Ogundipe, Babatunde và Abaku, 2024). Để vượt qua những thách thức này, các công ty dầu khí hiện phải hợp tác với các nhà khai thác lưới điện, cơ quan quản lý và các bên liên quan khác để phát triển các dự án năng lượng tái tạo thân thiện với lưới điện và thực hiện các biện pháp hiện đại hóa lưới điện, chẳng hạn như hệ thống giám sát và điều khiển lưới điện tiên tiến (Basit và cộng sự, 2020).

Hiện những hạn chế về mặt cơ sở hạ tầng, bao gồm đất đai sẵn có, tài nguyên nước và những hạn chế về chuỗi cung ứng, đều có thể đặt ra những rào cản đáng kể đối với việc tích hợp năng lượng tái tạo trong lĩnh vực dầu khí (Wee và cộng sự, 2012). Ví dụ như việc triển khai các dự án năng lượng mặt trời hoặc gió quy mô lớn có thể yêu cầu phải thuê diện tích đất đủ lớn, việc cấp phép môi trường và nỗ lực gắn kết cộng đồng, điều này có thể làm trì hoãn việc phát triển dự án và tăng chi phí năng lượng tái tạo (Akintuyi, 2024, Igbinenikaro, Adekoya và Etukudoh, 2024, Popoola và cộng sự, 2024). Tương tự, việc tìm kiếm nguồn nguyên liệu thô và linh kiện cho công nghệ năng lượng tái tạo, chẳng hạn như tấm pin mặt trời, turbine gió và máy điện phân, có thể phải đối mặt với sự gián đoạn chuỗi cung ứng và biến động giá cả, đặc biệt trong bối cảnh căng thẳng thương mại toàn cầu và những bất ổn địa chính trị hiện nay (Familoni và Babatunde, 2024, Odimarha, Ayodeji và Abaku, 2024). Để giải quyết những hạn chế về cơ sở hạ tầng, các công ty dầu khí phải tiến hành nghiên cứu khả thi toàn diện, thu hút sự tham gia của cộng đồng địa phương và các bên liên quan, đồng thời đầu tư vào các hoạt động quản lý chuỗi cung ứng hiệu quả nhằm đảm bảo thực hiện thành công các dự án năng lượng tái tạo (Esho và cộng sự, 2024, Odimarha, Ayodeji và Abaku, 2024, Onwuka và cộng sự, 2023).

Tóm lại, mặc dù việc tích hợp năng lượng tái tạo trong lĩnh vực dầu khí đang đem lại nhiều lợi ích đáng kể về giảm thiểu tác động môi trường, nâng cao hiệu quả hoạt động và đa dạng hóa danh mục năng lượng song vẫn cần phải giải quyết một số thách thức và rào cản để phát huy hết tiềm năng của nó (Ekechi và cộng sự, 2024, Igbinenikaro, Adekoya và Etukudoh, 2024). Bằng cách tận dụng các công nghệ đổi mới sáng tạo, quan hệ đối tác chiến lược và sự tham gia của các bên liên quan, các công ty dầu khí vẫn có thể vượt qua những thách thức này, đồng thời mở ra tiềm năng chuyển đổi của việc tích hợp năng lượng tái tạo trong lĩnh vực dầu khí nhằm thúc đẩy tăng trưởng bền vững và tạo ra giá trị trong lĩnh vực năng lượng (Jacobson và Delucchi, 2011; Fontes, và Freires, 2018; Sharma và cộng sự, 2013).

Triển vọng tương lai

Tương lai của việc tích hợp năng lượng tái tạo trong lĩnh vực dầu khí phụ thuộc rất nhiều vào những tiến bộ liên tục trong công nghệ năng lượng tái tạo (Ajayi và Udeh, 2024, Joel và Oguanobi, 2024, Onwuka và Adu, 2024). Những đổi mới trong các lĩnh vực như tấm quang điện mặt trời, turbine gió, hệ thống lưu trữ năng lượng và công nghệ sản xuất hydrogen dự báo sẽ đem lại những cải tiến đáng kể về hiệu quả, độ tin cậy và hiệu quả chi phí (Yue và cộng sự, 2021). Ví dụ như những tiến bộ về hiệu suất pin mặt trời, khoa học vật liệu và quy trình sản xuất đang dẫn đến sự phát triển của các công nghệ quang điện thế hệ tiếp theo, chẳng hạn như pin mặt trời perovskite là một cấu trúc tinh thể độc đáo có đặc tính hấp thụ ánh sáng vượt trội, và pin mặt trời cấu trúc song song tandem, đã đem lại hiệu suất chuyển đổi cao hơn và chi phí sản xuất thấp hơn (Dadak và cộng sự, 2021).

Tương tự, những đổi mới sáng tạo trong thiết kế turbine gió, công nghệ cánh quạt gió và cơ sở hạ tầng điện gió ngoài khơi đang mở rộng tiềm năng phát triển năng lượng gió ngoài khơi ở vùng nước sâu hơn và điều kiện môi trường khắc nghiệt hơn (Esho và cộng sự, 2024, Igbinenikaro, Adekoya và Etukudoh, 2024). Hơn thế nữa, những đột phá trong công nghệ lưu trữ năng lượng, chẳng hạn như pin lithium-ion, pin dòng chảy và hệ thống lưu trữ hydro, đều đang cho phép tích hợp nhiều hơn các nguồn năng lượng tái tạo không liên tục vào lưới điện và cung cấp các dịch vụ ổn định lưới điện (Ajayi và Udeh, 2024, Ikegwu và cộng sự, 2022, Popoola và cộng sự, 2024).

Hiện xu hướng giảm thiểu chi phí dự kiến sẽ tiếp tục thúc đẩy việc áp dụng rộng rãi năng lượng tái tạo trong lĩnh vực dầu khí. Trong lịch sử, chi phí trả trước cao liên quan đến các công nghệ năng lượng tái tạo, chẳng hạn như tấm pin mặt trời và turbine gió, là những rào cản cho việc áp dụng năng lượng tái tạo (Adama và Okeke, 2024, Odimarha, Ayodeji và Abaku, 2024). Tuy nhiên, những tiến bộ đáng kể trong quy trình sản xuất, tính kinh tế theo quy mô và cơ chế tài trợ dự án đã giúp giảm thiểu đáng kể chi phí sản xuất năng lượng tái tạo.

Theo Cơ quan Năng lượng tái tạo quốc tế (IRENA), chi phí điện quang điện mặt trời (PV) đã giảm khoảng 80% kể từ năm 2010, trong khi chi phí năng lượng gió trên bờ và ngoài khơi cũng đã giảm khoảng từ 40% đến 50% (Akinsanya, Ekechi và Okeke, 2024, Olawale và cộng sự, 2024, Popoola và cộng sự, 2024). Những xu hướng giảm thiểu chi phí này dự kiến sẽ tiếp tục khi cải tiến công nghệ đổi mới sáng tạo, tối ưu hóa chuỗi cung ứng và các cơ chế hỗ trợ chính sách thúc đẩy hiệu quả kinh tế nhờ quy mô sản xuất và đổi mới hơn nữa trong lĩnh vực năng lượng tái tạo (Hasan và cộng sự, 2023).

Một điểm nữa, tiềm năng áp dụng rộng rãi năng lượng tái tạo trong lĩnh vực dầu khí là rất lớn, được thúc đẩy bởi sự nhận thức ngày càng tăng về lợi ích kinh tế, môi trường và xã hội của quá trình chuyển đổi năng lượng sạch (Akintuyi, 2024, Joel và Oguanobi, 2024, Onwuka và Adu, 2024 ). Khi các công nghệ năng lượng tái tạo ngày càng cạnh tranh với nhiên liệu hóa thạch về chi phí, độ tin cậy và hiệu suất, các công ty dầu khí đang ngày càng tích hợp các giải pháp năng lượng tái tạo vào hoạt động của mình để cắt giảm lượng khí thải carbon, tăng cường an ninh năng lượng và tận dụng các cơ hội thị trường mới nổi (Adama và cộng sự, 2024, Joel và Oguanobi, 2024, Osimobi và cộng sự, 2023).

Hơn thế nữa, các yêu cầu loại bỏ carbon được nêu trong các thỏa thuận ứng phó với biến đổi khí hậu quốc tế, chẳng hạn như Thỏa thuận Paris, đang khuyến khích hơn nữa việc áp dụng năng lượng tái tạo bằng cách đặt ra các mục tiêu đầy tham vọng về cắt giảm phát thải khí nhà kính GHG và triển khai năng lượng tái tạo (Esho và cộng sự, 2024, Igbinenikaro, Adekoya và Etukudoh, 2024). Điều này đã dẫn đến sự gia tăng các cam kết của doanh nghiệp dầu khí trong việc mua sắm năng lượng tái tạo, đầu tư vào năng lượng tái tạo và quan hệ đối tác năng lượng tái tạo, điều này báo hiệu sự phát triển ngày càng tăng của các doanh nghiệp dầu khí tăng cường động lực hướng tới một tương lai năng lượng carbon thấp. Bối cảnh chính sách và quy định đóng một vai trò quan trọng trong việc định hình triển vọng tương lai của việc tích hợp năng lượng tái tạo trong lĩnh vực dầu khí (Abaku, Edunjobi và Odimarha, 2024, Ogundipe và Abaku, 2024, Popoola và cộng sự, 2024).

Hiện các khuôn khổ chính sách ở cấp quốc gia, khu vực và quốc tế có thể tạo điều kiện thuận lợi hoặc cản trở việc triển khai các công nghệ năng lượng tái tạo thông qua các ưu đãi, nhiệm vụ, trợ cấp và quy định (Ericson và cộng sự, 2019). Các khuôn khổ chính sách hỗ trợ triển khai năng lượng tái tạo ví như mục tiêu năng lượng tái tạo, biểu giá ưu đãi, ưu đãi thuế và đấu giá năng lượng tái tạo, tất cả có thể tạo điều kiện thị trường thuận lợi để đầu tư vào các dự án năng lượng tái tạo cũng như kích thích đổi mới sáng tạo công nghệ năng lượng sạch (Ajayi và Udeh, 2024, Joel và Oguanobi, 2024, Onwuka và Adu, 2024). Ngược lại, sự không chắc chắn về chính sách, những rào cản về mặt pháp lý và sự biến dạng của thị trường có thể cản trở việc áp dụng năng lượng tái tạo, điều này làm suy yếu niềm tin của nhà đầu tư vào thị trường năng lượng tái tạo (Halabi, và cộng sự, 2015).

Bên cạnh đó, các cơ chế định giá carbon, chẳng hạn như thuế carbon và các chương trình mua bán khí thải, đang ngày càng được triển khai như những công cụ để nội hóa (internalized) chi phí xã hội của việc phát thải carbon và khuyến khích giảm phát thải (Adama và Okeke, 2024, Odimarha, Ayodeji và Abaku, 2024, Popo-Olaniyan và cộng sự, 2022).

Bằng cách định giá ô nhiễm carbon, cơ chế định giá carbon đã tạo ra động lực tài chính để các công ty dầu khí chuyển đổi từ nhiên liệu hóa thạch sang các nguồn năng lượng sạch hơn và bền vững hơn, bao gồm cả năng lượng tái tạo (Edu và cộng sự, 2022, Jambol và cộng sự, 2024, Onwuka và Adu, 2024). Điều này có thể thúc đẩy đầu tư vốn tài chính vào các dự án năng lượng tái tạo, thúc đẩy đổi mới công nghệ tiến tiến và đẩy nhanh quá trình chuyển đổi sang nền kinh tế carbon thấp. Hiện các thỏa thuận quốc tế về hành động ứng phó với biến đổi khí hậu, chẳng hạn như Thỏa thuận Paris, đang đóng một vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy các nỗ lực hợp tác và phối hợp toàn cầu nhằm giải quyết vấn đề tác động của biến đổi khí hậu và thúc đẩy triển khai năng lượng tái tạo (Babatunde và cộng sự, 2024, Ogedengbe, 2022, Ogundipe, Odejide và Edunjobi, 2024). Bằng cách thiết lập các mục tiêu, chỉ tiêu và cơ chế chung để giảm thiểu và thích ứng với biến đổi khí hậu, các thỏa thuận quốc tế đã cung cấp khuôn khổ cho các quốc gia hợp tác phát triển năng lượng tái tạo, chia sẻ các phương pháp hay nhất và huy động các nguồn vốn đầu tư tài chính cho quá trình chuyển đổi năng lượng sạch (Ericson và cộng sự, 2019; Aliyu và cộng sự, 2015).

Tóm lại, triển vọng tương lai của việc tích hợp năng lượng tái tạo trong lĩnh vực dầu khí là đầy hứa hẹn, được thúc đẩy bởi những tiến bộ trong công nghệ năng lượng tái tạo, xu hướng giảm thiểu chi phí và tiềm năng áp dụng rộng rãi cũng như các khuôn khổ chính sách và quy định hỗ trợ (Familoni, 2024, Igbinenikaro, Adekoya và Etukudoh, 2024, Popoola, và cộng sự, 2024). Bằng cách áp dụng các giải pháp năng lượng tái tạo, các công ty dầu khí có thể giảm thiểu rủi ro môi trường, tăng cường an ninh năng lượng và tận dụng các cơ hội mới nổi trong quá trình chuyển đổi sang tương lai năng lượng carbon thấp (Aturamu, Thompson và Akintuyi, 2021, Oguanobi và Joel, 2024).

Khuyến nghị và Kết luận

Trong suốt quá trình phân tích này, một số điểm chính đã xuất hiện liên quan đến việc tích hợp năng lượng tái tạo trong lĩnh vực dầu khí. Bài viết này đã thảo luận về các xu hướng cho thấy sự chuyển đổi sang các nguồn năng lượng tái tạo, lợi ích của việc tích hợp bao gồm giảm thiểu tác động môi trường và nâng cao hiệu quả hoạt động, các nghiên cứu điển hình thành công và những thách thức phải đối mặt như tính không liên tục và tích hợp lưới điện. Ngoài ra, bài viết này cũng đã khám phá những triển vọng trong tương lai bao gồm những tiến bộ trong công nghệ năng lượng tái tạo, xu hướng giảm chi phí, tiềm năng áp dụng rộng rãi cũng như các tác động về chính sách và quy định.

Hiện tầm quan trọng của việc tích hợp năng lượng tái tạo trong lĩnh vực dầu khí không thể bị phóng đại khi mà nó thể hiện một bước đi quan trọng hướng tới đạt được sự bền vững về môi trường, giảm phát thải khí nhà kính GHG và giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu. Bằng cách đa dạng hóa danh mục năng lượng và áp dụng các giải pháp năng lượng tái tạo, các công ty dầu khí có thể nâng cao khả năng phục hồi hoạt động, cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng và góp phần chuyển đổi sang nền kinh tế carbon thấp.

Việc tích hợp năng lượng tái tạo cũng đem lại cơ hội chiến lược cho các công ty dầu khí thích ứng với động lực thị trường đang phát triển, khuôn khổ pháp lý và sở thích của người tiêu dùng. Bằng cách tận dụng chuyên môn, cơ sở hạ tầng và nguồn tài chính của mình, các công ty dầu khí có thể đóng vai trò dẫn dắt trong việc thúc đẩy đổi mới và đầu tư vào công nghệ năng lượng tái tạo, từ đó định vị doanh nghiệp là bên liên quan chính trong quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu.

Nhìn về phía trước, triển vọng tương lai về việc tích hợp năng lượng tái tạo trong lĩnh vực dầu khí là khá lạc quan song cũng đầy thách thức. Những tiến bộ trong công nghệ năng lượng tái tạo, cùng với xu hướng giảm thiểu chi phí và khuôn khổ chính sách hỗ trợ, dự báo sẽ đẩy nhanh việc áp dụng các giải pháp năng lượng tái tạo trong toàn lĩnh vực dầu khí. Điều này sẽ đem đến cơ hội cho các công ty dầu khí đa dạng hóa nguồn doanh thu, cải thiện hiệu suất môi trường và nâng cao khả năng cạnh tranh lâu dài của mình. Tuy nhiên, lĩnh vực dầu khí cũng phải giải quyết một loạt thách thức và rào cản, bao gồm tính không liên tục, tích hợp lưới điện, hạn chế về cơ sở hạ tầng và những bất ổn về quy định về năng lượng tái tạo. Bằng cách chủ động giải quyết những thách thức này thông qua đổi mới sáng tạo, hợp tác và lập kế hoạch chiến lược, các công ty dầu khí có thể giảm thiểu rủi ro và tận dụng các cơ hội do tích hợp năng lượng tái tạo đem lại.

Tóm lại, việc tích hợp năng lượng tái tạo trong lĩnh vực dầu khí là một xu hướng chuyển đổi có ý nghĩa sâu rộng đối với sự bền vững về năng lượng, chiến lược doanh nghiệp và hành động thích ứng với biến đổi khí hậu toàn cầu. Bằng cách áp dụng các giải pháp năng lượng tái tạo, các công ty dầu khí có thể đạt được những kết quả tích cực về môi trường và xã hội, đồng thời đảm bảo vị thế dẫn đầu trong quá trình chuyển đổi sang một tương lai năng lượng bền vững./.

Link nguồn:

https://wjaets.com/sites/default/files/WJAETS-2024-0207.pdf

Tuấn Hùng

WJAETS