Số hóa mở ra tiềm năng ngành năng lượng tái tạo

Cú hích số hóa

Năng lượng tái tạo được dự báo sẽ chiếm 95% mức tăng ròng của công suất điện toàn cầu đến năm 2025. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), việc cắt giảm chi phí và hỗ trợ chính sách bền vững sẽ tiếp tục thúc đẩy tăng trưởng mạnh mẽ về năng lượng tái tạo sau năm 2022. Quang điện mặt trời (PV) và điện gió là nguồn "nhiên liệu" tự nhiên bổ rẻ nhất để xây dựng những nhà máy sản xuất điện mới ở hầu hết các quốc gia. Các dự án năng lượng mặt trời cung cấp một số loại điện có chi phí thấp nhất trong lịch sử.

Số hóa ngành năng lượng là cách duy nhất giúp chống lại biến đổi khí hậu và phát triển bền vững

Sự gia tăng của năng lượng tái tạo không chỉ có lợi cho môi trường mà còn cho nền kinh tế, với một nghiên cứu ngành gần đây của Cơ quan Năng lượng tái tạo Quốc tế chứng minh rằng GDP toàn cầu sẽ tăng hơn 1% lên khoảng 1,3 nghìn tỷ USD nếu thị phần năng lượng tái tạo tăng gấp đôi năm 2030. Tuy nhiên, điều này sẽ chỉ khả thi nếu các nhà đầu tư năng lượng tái tạo có thể tin tưởng vào bảo mật đầu tư, quản lý rủi ro chuyên nghiệp và quản lý danh mục đầu tư tiêu chuẩn cho tài sản của họ, từ bất kỳ đâu và bất kỳ lúc nào.

Để làm được điều này cần hướng tất cả tới Internet và khả năng phân tích dữ liệu thông minh. Số hóa ngành năng lượng là cách duy nhất giúp chống lại biến đổi khí hậu và phát triển bền vững. Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) đã truyền bá thông điệp chính này trong nhiều năm: "Số hóa hứa hẹn sẽ giúp cải thiện tính an toàn, năng suất, hiệu quả và tính bền vững của các hệ thống năng lượng trên toàn thế giới".

Trên toàn cầu, các dịch vụ tiện ích đang trải qua một sự thay đổi văn hóa hướng tới nền kinh tế kỹ thuật số dựa trên thông tin - nơi các quy trình chính được số hóa - và rời xa mô hình kinh doanh truyền thống đòi hỏi đầu tư nhiều vào tài sản vật chất. Trước sự thay đổi này, các giám đốc điều hành cảm thấy nguy cơ thực sự bị tụt hậu nếu họ không tập hợp tổ chức của mình theo trật tự kỹ thuật số mới. Động lực từ lãnh đạo là chìa khóa để thực hiện các dự án kỹ thuật số thành công.

Điều quan trọng là phải có mối liên hệ rõ ràng giữa bất kỳ dự án kỹ thuật số nào và các ưu tiên chiến lược của công ty. Số hóa không được khiến mọi người cảm thấy xa lạ hoặc bị loại trừ khỏi tương lai kỹ thuật số của ngành.

Tại cuộc họp báo trong Tuần lễ Quyền lực châu Á, ABB - một công ty đa quốc gia về công nghệ Thụy Điển - Thụy Sĩ, cho biết ngành công nghiệp điện đang "đối mặt với những thách thức phức tạp và sự thay đổi nhanh chóng: các quy định thay đổi và ngày càng mở rộng, sự tích hợp quy mô lớn của năng lượng tái tạo và các nguồn năng lượng phân tán, nguy cơ tấn công mạng ngày càng tăng, sự thay đổi thế hệ trong lực lượng lao động, thiết bị nhà máy cũ kỹ, giá cả năng động bất ổn và sự gián đoạn mô hình kinh doanh". Điều đó nhấn mạnh rằng số hóa, dữ liệu lớn "cung cấp một giải pháp mạnh mẽ kịp thời và duy nhất" để giải quyết những thách thức này. Họ cung cấp cho các công ty điện và nước khả năng hiển thị và hiểu biết sâu sắc về hiệu suất của thiết bị, nhà máy và đội tàu của họ, mở ra những cách thức hoạt động mới.

Internet vạn vật (IoT), Big data (dữ liệu lớn) và Trí tuệ nhân tạo (AI) đưa ngành năng lượng tái tạo sang trang mới

Ngành năng lượng sẽ được hưởng lợi từ việc sử dụng các thiết bị được kết nối để quản lý theo nhu cầu và giám sát thiết bị. Quyền truy cập vào dữ liệu thời gian thực trên toàn mạng lưới sẽ cho phép các nhà cung cấp đáp ứng những thay đổi của nhu cầu với tốc độ và độ chính xác cao hơn, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng trong khi giảm thiểu lãng phí. Đây là một bước cần thiết để đáp ứng các nghĩa vụ về khí hậu. Trong khi đó, việc triển khai các cảm biến trên toàn bộ cơ sở hạ tầng năng lượng giúp cho việc giám sát theo thời gian thực có thể thực hiện được - giảm nguy cơ hỏng hóc thiết bị gây rối và nguy hiểm.

Một thiết bị IoT được kết nối với mạng đám mây có thể thu thập và tổng hợp dữ liệu từ tất cả các thiết bị của dự án điện mặt trời, thực hiện tính hoàn chỉnh của dữ liệu và xác nhận chất lượng dữ liệu trực tiếp trên thực địa. IoT trong phát triển năng lượng mặt trời có thể giúp giám sát tất cả các tài sản từ một bảng điều khiển trung tâm, xác định các vấn đề và trục trặc trong thời gian thực.

Điều này là cần thiết vì lượng dữ liệu được tạo ra trong năng lượng tái tạo đang tăng lên theo cấp số nhân. Dữ liệu hoạt động từ các tuabin gió và hệ thống điện mặt trời đang gia tăng khi các hệ thống này ngày càng được trang bị các cảm biến biến chúng thành điểm cuối IoT.

Việc tích hợp các thiết bị IoT vào lưới điện phá vỡ các ranh giới truyền thống trong lĩnh vực năng lượng, mở ra cánh cửa cho một kỷ nguyên linh hoạt mới. Ngoài ra, đáp ứng nhu cầu thông minh, hệ thống năng lượng 4.0 và sự ô nhiễm của các lĩnh vực nghiên cứu khác nhau mang đến những cơ hội duy nhất để thúc đẩy quá trình chuyển đổi năng lượng tái tạo.

Cùng với cơ sở hạ tầng kỹ thuật số vững chắc, IoT cho phép truy cập dữ liệu ở hầu hết mọi nơi trên thế giới và có khả năng phân tích dữ liệu để giảm thiểu rủi ro khi đầu tư vào tài sản năng lượng và tối đa hóa hiệu suất của danh mục đầu tư. Loại phân tích này là động lực thúc đẩy việc quản lý tiêu chuẩn hóa các tài sản năng lượng trên toàn cầu.

Phân tích dữ liệu thành công cũng có thể giúp các nhà đầu tư (ngân hàng, quỹ, v.v..) tăng năng suất tài sản của họ. Nếu bất cứ điều gì có thể khuyến khích cộng đồng tài chính tiếp tục đầu tư, thì đó là lời hứa về rủi ro thấp nhất và hiệu suất cao nhất. Nó cũng cho phép các nhà đầu tư tư nhân mới tham gia vào thị trường năng lượng tái tạo, bị thu hút bởi giá trị tiềm năng và sự tăng trưởng sắp xảy ra của ngành.

Trí tuệ nhân tạo (AI) và máy học (ML) cũng có thể mang lại những lợi ích lớn. Khả năng dự đoán của AI và ML có thể thúc đẩy dự báo nhu cầu và quản lý tài sản được cải thiện, đồng thời thúc đẩy thiết kế và xây dựng các nhà máy điện năng lượng tái tạo mới và tối ưu hóa. Sáng kiến SunShot của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ là một ví dụ điển hình khi sử dụng các mô hình thời tiết tự học, bộ dữ liệu thời tiết lịch sử, đo thời gian thực từ các trạm thời tiết địa phương, mạng cảm biến và thông tin đám mây thu được từ hình ảnh vệ tinh. Sáng kiến này cải thiện 30% độ chính xác trong dự báo năng lượng mặt trời, giảm chi phí sản xuất điện.

Dự đoán công tác bảo trì là một lợi thế lớn đối với các công ty năng lượng tái tạo và AI /ML có thể thực hiện điều đó. Dự đoán bảo trì cho phép các công ty tránh thời gian ngừng hoạt động đột xuất và đảm bảo hệ thống luôn hoạt động. Điều này rất quan trọng đối với các trang trại điện gió ngoài khơi, nơi thiết bị được đặt cách các kỹ sư bảo trì một khoảng cách xa. Điều này có thể được hỗ trợ bởi việc sử dụng các hệ thống kiểm tra mới như máy bay không người lái, mà các kỹ thuật viên dịch vụ có thể sử dụng để quan sát các vị trí khó tiếp cận.

Theo Boston Consulting Group, các nhà cung cấp năng lượng tái tạo cần "xây dựng hoặc áp dụng công nghệ kỹ thuật số và thiết kế lại tất cả các quy trình dịch vụ để tận dụng những hiểu biết sâu sắc do kỹ thuật số mang lại". Theo BCG, nếu làm được điều này, các công ty năng lượng tái tạo có thể giảm chi phí hoạt động từ 60% đến 70%, tăng giá trị lâu dài của tài sản tạo ra năng lượng và áp dụng các mô hình tài chính bền vững mang lại thành công cho doanh nghiệp trong tương lai.

Blockchain góp phần làm cho việc cung cấp năng lượng xanh trở nên an toàn và hiệu quả hơn. Công nghệ sáng tạo này cung cấp các nền tảng giao dịch ngang hàng sử dụng lưu trữ phi tập trung để ghi lại tất cả dữ liệu giao dịch, giúp các giao dịch giữa các nhà khai thác có thể truy nguyên, an toàn và nhanh chóng.

Những chuyển biến mạnh mẽ

Quá trình chuyển đổi chậm chạp sang năng lượng sạch cuối cùng cũng đang bắt đầu nhanh chóng do áp lực ngày càng tăng từ các chính phủ, chi phí giảm, công nghệ mới, cải tiến trong quản lý tài sản và nguồn cung ứng năng lượng bền vững. Một sự chuyển đổi tưởng như không thể xảy ra cách đây vài thập kỷ cuối cùng cũng nằm trong tầm tay, khi các tập đoàn dầu khí lớn như BP, Shell và Total đều cam kết đáp ứng mức phát thải ròng bằng không vào năm 2050.

Cho thấy những chuyển động rõ ràng cho tương lai "Ngoài dầu mỏ" do BP nỗ lực ban đầu vào năm 2002, tập đoàn O&G của Anh gần đây đã lên kế hoạch chi tiết để tăng cường đầu tư vào các nguồn năng lượng tái tạo, với mục tiêu đạt được 50GW công suất tái tạo vào năm 2030. Khi áp lực gia tăng đối với phần còn lại của ngành để đưa ra các cam kết tương tự về các-bon thấp, O&G phải bắt đầu thực hiện các động thái hướng tới quá trình chuyển đổi điện sạch nếu không muốn bị bỏ lại phía sau.

Enel là tập đoàn năng lượng tái tạo đầu tiên tận dụng lợi thế đám mây và nắm lấy sức mạnh chuyển đổi kỹ thuật số - từ việc xây dựng và quản lý mạng lưới thông minh đến đảm bảo nguồn cung cấp năng lượng dồi dào, đáng tin cậy.

Hai mươi năm trước, Enel đã bắt đầu quá trình này với đồng hồ thông minh. Năm 2001, công ty khởi động dự án Telegestore, nhằm mục đích thay thế tất cả các công tơ tương tự được kết nối với lưới điện hạ áp ở Ý bằng công tơ kỹ thuật số, cải thiện trải nghiệm và dịch vụ khách hàng cho 30 triệu người dùng cuối. Dự án này chỉ là bước khởi đầu.

Năm 2015, Enel đã công bố một dự án chuyển đổi kỹ thuật số lớn nhằm sử dụng công nghệ hiện đại để cải thiện cách công ty sản xuất và phân phối điện năng, bao gồm mở rộng sử dụng công tơ kỹ thuật số lên 45 triệu, đồng thời chuyển sang các kênh kỹ thuật số và hỗ trợ ảo để tạo ra trải nghiệm sáng tạo cho khách hàng và cung cấp các dịch vụ được cá nhân hóa. Về mặt sản xuất, Enel đang số hóa các nhà máy phát điện sử dụng cảm biến và kết nối. Carlo Bozzoli, Giám đốc Thông tin Toàn cầu của Enel cho biết: "Các công cụ kỹ thuật số, chẳng hạn như thiết bị đeo, kính thông minh và máy bay không người lái tối ưu hóa hiệu quả của các biện pháp can thiệp thực địa".

Nhờ đám mây, máy bay không người lái đến mạng lưới thông minh đều được kích hoạt, đưa Enel trở thành tập đoàn lớn đầu tiên trên thế giới áp dụng hệ thống công nghệ thông tin của mình lên đám mây vào tháng 4 năm 2019. Bằng việc thử nghiệm công nghệ tiên tiến, hệ thống đám mây đã tăng gấp đôi sức mạnh xử lý và dung lượng lưu trữ, đồng thời tăng thêm tính linh hoạt. Việc cung cấp một môi trường mới nếu trước đó thường mất hàng tuần thì hiện chỉ mất vài giờ. Ngoài ra, cơ sở hạ tầng dựa trên đám mây sử dụng 16% năng lượng cần thiết cho cơ sở hạ tầng truyền thống, cắt giảm lượng khí thải CO2 trung bình 88%.

Đám mây thậm chí có thể hỗ trợ Enel dẫn đầu về năng lượng bền vững: các công cụ và nền tảng kỹ thuật số xây dựng các nhà máy điện tái tạo nhanh hơn, cắt giảm thời gian ngừng hoạt động bằng cách đưa ra cảnh báo khi cần bảo trì và cho phép dự báo chính xác hơn về điều kiện thời tiết và thị trường, tối đa hóa sản xuất tái tạo. Bozzoli cho biết: "Enel đã tận dụng các giải pháp máy học để tăng hiệu quả hoạt động của nhà máy cũng như tương quan giữa các kiểu thời tiết và dữ liệu vận hành tuabin gió để dự đoán chính xác hơn lượng điện năng tạo ra và tối ưu hóa các chương trình bảo trì. Chúng tôi cũng sử dụng máy học để tối ưu hóa kỹ thuật và xây dựng các nhà máy tái tạo mới, giảm thời gian đưa ra thị trường và do đó dự đoán lợi ích của việc tạo ra không có CO2 và tăng sản lượng phát điện".

Các nhà máy điện mới được thiết kế kỹ thuật số để đảm bảo hoạt động hiệu quả nhất có thể trong khi vẫn duy trì tính khả dụng cao, là do được "cặp song sinh kỹ thuật số" - một mô hình ảo của nhà máy giúp lập mô hình, dự báo và thử nghiệm hỗ trợ. "Công cụ này cho phép chúng tôi không chỉ phân tích các hành vi trong quá khứ trong thời gian thực với các sự kiện có thể ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động, mà còn dự đoán với độ tin cậy cao nhất về hiệu suất trong tương lai, tránh những thất bại có thể xảy ra thông qua các kỹ thuật học máy" Bozzoli nói.

Tương tự, với tư cách là nhà điều hành hệ thống phân phối quốc tế lớn nhất thế giới với hơn 2.100.000km đường dây và hơn một triệu trạm biến áp ở tám quốc gia khác nhau, Enel sử dụng các công nghệ kỹ thuật số tiên tiến để không ngừng nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của lưới điện. Đối với các nhà máy điện của mình, nhờ có Network Digital Twin do IoT tạo ra, các công nghệ điện toán tiên tiến cũng như nhận dạng hình ảnh và phân tích chuỗi thời gian thực, Enel có thể phát triển các ứng dụng để hỗ trợ bảo trì thông minh và lập kế hoạch mạng.

Ngoài ra, việc số hóa như công tơ thông minh giúp cân bằng cung - cầu trên lưới, cũng như nhu cầu từ khách hàng, bằng cách làm mịn các đỉnh điện để có độ ổn định cao hơn. Và đó mới chỉ là khởi đầu. Là một phần của giai đoạn tiếp theo, được đặt tên là "Beyond Cloud Computing", Enel đã xây dựng một trong những mạng ảo hóa lớn nhất trên thế giới, kết nối hơn 1.000 trang web trên ba lục địa và mười quốc gia. Enel dự đoán rằng ý tưởng này sẽ lan rộng ra các địa điểm nhờ vào Internet of Things và điện toán biên, xây dựng môi trường "phygital" (physical + digital) - sự kết hợp trải nghiệm số vào trải nghiệm khách hàng đời thực.

Tất cả những công việc này đều có thể thực hiện được vì Enel đã đi đầu và đầu tư vào số hóa như một trụ cột quan trọng trong kế hoạch chiến lược của mình. Bozzoli cho biết thêm: "Các công cụ và nền tảng kỹ thuật số là những công cụ hỗ trợ mà qua đó Enel có thể cung cấp cho khách hàng những dịch vụ năng lượng tiên tiến nhất"./.

Tài liệu tham khảo:

1. https://www.wisnam.com/3-technologies-for-digital-transformation-of-renewable-energy/

2. https://www.power-technology.com/sponsored/why-digitalisation-is-the-next-big-thing-inclean-energy-transition/

3. https://www.renewableenergyworld.com/storage/digitalization-is-revolutionizing-therenewable-energy-sector/#gref

4.https://www.orange-business.com/en/magazine/power-people-digital-transformationfueling-renewable-energy

5. https://www.wired.co.uk/article/bc/enel-cloud

(Bài đăng ấn phẩm in Tạp chí TT&TT số 2 tháng 2/2022)

Phương Linh