Trước bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu ngày càng gay gắt và áp lực từ sự cạn kiệt năng lượng hóa thạch ngày càng gia tăng, năng lượng tái tạo đã trở thành định hướng cốt lõi cho quá trình chuyển đổi hệ thống năng lượng toàn cầu. Các dự báo từ các tổ chức uy tín như Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) và Cơ quan Năng lượng Tái tạo Quốc tế (IRENA) cho thấy trong thập kỷ tới, năng lượng tái tạo sẽ đẩy nhanh quá trình chuyển dịch từ "nguồn năng lượng bổ trợ" sang "nguồn năng lượng chủ đạo". Sự phát triển của nó đang thể hiện bốn xu hướng lớn: tăng tốc đổi mới công nghệ, liên tục giảm chi phí, đa dạng hóa các kịch bản ứng dụng và tăng cường hợp tác toàn cầu. Chuỗi lập luận đằng sau các con số rõ ràng dẫn đến một kết luận: vào giữa thế kỷ 21, năng lượng tái tạo sẽ chiếm một nửa hoặc thậm chí nhiều hơn trong tiêu thụ năng lượng toàn cầu.
I. Đột phá Công nghệ: Bước nhảy vọt từ "sử dụng được" sang "hiệu quả cao"
Sự phát triển của năng lượng tái tạo phụ thuộc rất nhiều vào tiến bộ công nghệ, và các đổi mới hiện nay trong lĩnh vực quang điện (PV), điện gió, lưu trữ năng lượng và các lĩnh vực khác đã bước vào giai đoạn "bùng nổ". Lấy quang điện làm ví dụ, hiệu suất phát điện của nó đã tăng từ 15%-18% lên 22%-24% (mức phổ biến của silicon đơn tinh thể) trong thập kỷ qua. Hiệu suất trong phòng thí nghiệm của các tế bào nối tiếp perovskite-silicon thậm chí đã vượt quá 33,7% (số liệu NREL, 2023), tăng hơn 50% so với các công nghệ truyền thống. Về chi phí, giá thành điện trung bình có trọng số toàn cầu theo phương pháp LCOE cho điện mặt trời đã giảm từ 0,381 USD/kWh năm 2010 xuống còn 0,044 USD/kWh năm 2023 (theo IRENA), giảm 88%. Ở một số khu vực có nguồn tài nguyên mặt trời thuận lợi, giá điện từ PV đã giảm xuống dưới 0,01 USD/kWh (ví dụ: dự án Dubai tại Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất, Trung Đông).
Những đột phá trong công nghệ lưu trữ năng lượng là chìa khóa để giải quyết vấn đề gián đoạn của năng lượng tái tạo. Chi phí lưu trữ năng lượng bằng pin lithium-ion đã giảm 88%, từ 1.100 USD/kWh vào năm 2010 xuống còn 132 USD/kWh vào năm 2023 (BloombergNEF). Các công nghệ mới nổi như pin ion natri và pin dòng chảy cũng đang đẩy nhanh quá trình thương mại hóa — công suất lắp đặt lưu trữ năng lượng mới của Trung Quốc đạt 31,39 GW vào năm 2023 (Cục Năng lượng Quốc gia), tăng hơn 160% so với cùng kỳ năm trước, trong đó pin lithium chiếm hơn 95%. Trong tương lai, khi các công nghệ như pin thể rắn và lưu trữ năng lượng trọng lực trưởng thành, các hệ thống lưu trữ năng lượng sẽ hỗ trợ tích hợp tỷ lệ lớn hơn năng lượng tái tạo vào lưới điện.
II. Mở rộng thị trường: Phổ biến toàn cầu từ "dẫn dắt bởi chính sách" sang "dẫn dắt bởi kinh tế"
Việc giảm chi phí công nghệ đã trực tiếp nâng cao tính cạnh tranh về kinh tế của năng lượng tái tạo. Theo số liệu thống kê của IEA, năm 2023, năng lượng tái tạo chiếm 86% tổng công suất điện mới được lắp đặt trên toàn thế giới (trong đó điện mặt trời chiếm 65% và điện gió chiếm 21%), lần đầu tiên vượt qua năng lượng hóa thạch (14%). Xu hướng này đặc biệt nổi bật ở các thị trường mới nổi: công suất lắp đặt năng lượng tái tạo của Ấn Độ tăng 22% trong năm 2023 (đạt 199 GW); công suất điện mặt trời của Việt Nam tăng vọt từ dưới 1 GW năm 2018 lên 22 GW năm 2023; mặc dù châu Phi có cơ sở thấp (tổng công suất lắp đặt khoảng 120 GW), nhưng đầu tư mới vào năng lượng tái tạo của khu vực này tăng 35% so với cùng kỳ năm trước vào năm 2023, và giá đấu thầu điện mặt trời tại các quốc gia như Kenya và Nam Phi liên tục lập mức thấp mới.
Xét từ góc độ nhu cầu dài hạn, mục tiêu "giảm phát thải carbon" trong cơ cấu năng lượng toàn cầu đang thúc đẩy việc thay thế nhanh chóng bằng năng lượng tái tạo. Theo Báo cáo Triển vọng Chuyển dịch Năng lượng Thế giới 2023 của IRENA, để đạt được mục tiêu kiểm soát nhiệt độ tăng 2°C theo Thỏa thuận Paris, công suất lắp đặt năng lượng tái tạo toàn cầu cần đạt 11,2 TW vào năm 2030 (gần gấp ba lần so với mức 3,9 TW năm 2023), trong đó gồm 6,3 TW điện mặt trời và 3,5 TW điện gió; đến năm 2050, năng lượng tái tạo cần đáp ứng hơn 80% nhu cầu điện toàn cầu (hiện tại khoảng 30%). Công ty nghiên cứu thị trường Wood Mackenzie dự báo tổng đầu tư toàn cầu vào năng lượng tái tạo sẽ vượt quá 11 nghìn tỷ USD trong giai đoạn 2024–2035, trong đó khu vực Châu Á - Thái Bình Dương chiếm hơn 45% (chủ yếu đến từ Trung Quốc và Ấn Độ), châu Âu chiếm 25%, và Bắc Mỹ chiếm 20%.
III. Mở rộng ứng dụng: Tái cấu trúc hệ thống từ "phát điện đơn lẻ" sang "tích hợp đa năng lượng"
Trong tương lai, việc ứng dụng năng lượng tái tạo sẽ đột phá khỏi ranh giới "phát điện" và thâm nhập vào các lĩnh vực sử dụng năng lượng cuối cùng như giao thông vận tải, công nghiệp và xây dựng, hình thành hệ thống năng lượng tích hợp với sự phối hợp giữa "điện-khí hydro-nhiệt".
Lĩnh vực vận tải
Việc kết hợp giữa xe điện (EV) và năng lượng tái tạo là trường hợp điển hình nhất. Doanh số xe điện toàn cầu đạt 14,65 triệu chiếc vào năm 2023 (chiếm 18% doanh số bán ô tô mới, theo số liệu của IEA), và tỷ lệ "cung cấp điện xanh trực tiếp" trong các cơ sở sạc đi kèm đang tăng dần—ví dụ, hệ thống sạc Tesla Supercharger đã được tích hợp với hệ thống quang điện mặt trời (PV) + lưu trữ năng lượng, trong đó điện xanh chiếm hơn 60% tại một số trạm. Với vai trò là nguồn lưu trữ năng lượng dài hạn và nhiên liệu cho vận tải nặng, chi phí sản xuất khí hydro xanh đã giảm từ 6-8 USD/kg vào năm 2020 xuống còn 4-5 USD/kg vào năm 2023 (theo Hội đồng Hydrogen Quốc tế), và dự kiến sẽ giảm xuống còn 2-3 USD/kg vào năm 2030, thúc đẩy việc ứng dụng quy mô lớn các xe tải và tàu thủy sử dụng pin nhiên liệu hydro.
Ngành Công Nghiệp
"Thay thế năng lượng xanh" trong các ngành công nghiệp tiêu thụ nhiều năng lượng như thép và hóa chất đang được đẩy nhanh. Tập đoàn China Baowu đã khởi động dự án thép tích hợp đầu tiên trên thế giới với mô hình "quang điện + lưu trữ năng lượng + hydro" vào năm 2023, cung cấp điện cho các lò hồ quang điện thông qua nhà máy điện mặt trời riêng (công suất lắp đặt 2 GW) nhằm giảm sử dụng than cốc; Cơ chế Điều chỉnh Biên giới Carbon của EU (CBAM) đang buộc sản xuất toàn cầu phải chuyển dịch sang các khu vực sử dụng nhiều năng lượng xanh, và các dự án hydro xanh dựa trên năng lượng tái tạo tại Đông Nam Á và Bắc Phi (chẳng hạn như kế hoạch hydro xanh 10 GW của Maroc) đang thu hút đầu tư từ các doanh nghiệp đa quốc gia.
Ngành xây dựng
Việc tích hợp "quang điện - lưu trữ - sạc - sử dụng" của điện mặt trời phân tán và lưu trữ năng lượng đã trở thành xu thế chủ đạo. Năm 2023, 90% các công trình nhà ở mới xây dựng tại Đức được trang bị hệ thống điện mặt trời trên mái (với công suất lắp đặt trung bình từ 8-10 kW), đạt tỷ lệ tự cung cấp trên 80% khi kết hợp với pin lưu trữ hộ gia đình (dung lượng 5-10 kWh); theo chính sách "thúc đẩy toàn huyện" của Trung Quốc, điện mặt trời phân tán chiếm 55% tổng công suất lắp đặt mới trong năm 2023 (vượt quá 96 GW), và hiệu quả kinh tế của điện mặt trời trên mái cho mục đích công nghiệp và thương mại (thời gian hoàn vốn từ 5-7 năm) đã thúc đẩy sự nhiệt tình đầu tư tự nguyện của doanh nghiệp.
IV. Thách thức và Giải pháp: Độ bền lưới điện, Địa chính trị và Chuyển dịch công bằng
Mặc dù triển vọng rộng mở, phát triển năng lượng tái tạo vẫn đang đối mặt với ba thách thức lớn:
1. Năng lực hấp thụ lưới điện không đủ: Việc tích hợp năng lượng tái tạo với tỷ lệ cao đặt ra yêu cầu cao hơn đối với độ linh hoạt của hệ thống lưới điện (ví dụ: tốc độ thay đổi công suất trong ngày do dao động sản lượng điện gió và quang điện đạt mức 10%-20%). Theo số liệu thống kê của IEA, tỷ lệ cắt giảm điện gió và điện mặt trời do giới hạn từ hệ thống lưới trên toàn cầu vẫn ở mức 5%-8% vào năm 2023 (vượt quá 10% vào giờ cao điểm tại một số khu vực của Trung Quốc). Trong tương lai, cần cải thiện khả năng điều tiết thông qua các công nghệ như lưới điện thông minh, nhà máy điện ảo (VPPs) và đáp ứng phía cầu.
2. Các rủi ro chính trong chuỗi cung ứng vật liệu: Sự tập trung toàn cầu đối với các vật liệu như polysilicon quang điện, đất hiếm dùng trong điện gió (ví dụ: neodymium, dysprosium) và lithium/cobalt dùng cho lưu trữ năng lượng là rất cao (ví dụ: Cộng hòa Dân chủ Congo sản xuất 70% lượng cobalt thế giới, và Trung Quốc chế biến 90% đất hiếm toàn cầu). Các xung đột địa chính trị có thể dẫn đến biến động giá (ví dụ: giá lithium tăng gấp 10 lần vào năm 2022), do đó cần đẩy nhanh việc tái chế vật liệu (hiện nay tỷ lệ tái chế pin lithium chưa đến 20%) và nghiên cứu phát triển các công nghệ thay thế (ví dụ: pin không chứa cobalt, pin dòng chảy sắt-crom).
3. Áp lực chuyển đổi công bằng: Các khu vực phụ thuộc vào năng lượng hóa thạch đang phải đối mặt với những tác động lớn về việc làm và kinh tế - xã hội (ví dụ: ngành công nghiệp than ở Hoa Kỳ đã mất hơn 500.000 việc làm trong giai đoạn từ 2010 đến 2020). Tổ chức Lao động Quốc tế (ILO) dự đoán rằng ngành năng lượng tái tạo toàn cầu sẽ tạo ra 38 triệu việc làm mới vào năm 2030 (tăng ròng 14 triệu sau khi bù trừ các việc làm bị mất trong lĩnh vực năng lượng hóa thạch), nhưng cần có đào tạo kỹ năng và chính sách bồi hoàn để đảm bảo quá trình chuyển đổi diễn ra thuận lợi.
Kết luận: Những con đường đa dạng dưới các xu hướng nhất định
Phân tích dữ liệu và xu hướng toàn diện cho thấy rằng sự phát triển tương lai của năng lượng tái tạo có ba nền tảng: "khả thi về công nghệ, hợp lý về kinh tế và nhu cầu rõ ràng". Đến năm 2030, công suất lắp đặt năng lượng tái tạo toàn cầu dự kiến sẽ vượt quá 10 TW (chiếm hơn 50% tổng công suất điện lắp đặt), và có thể đạt mức 30-40 TW vào năm 2050 (đáp ứng 80%-90% nhu cầu năng lượng). Trong quá trình này, các quốc gia và khu vực khác nhau sẽ hình thành những con đường khác biệt dựa trên tiềm năng tài nguyên (ví dụ: lợi thế quang điện ở các nước sa mạc, tiềm năng điện gió tại các khu vực ven biển), cường độ chính sách (ví dụ: mục tiêu "song trọng carbon" của Trung Quốc, "Thỏa thuận Xanh" của EU) và cơ chế thị trường (ví dụ: tín dụng thuế IRA của Hoa Kỳ, trợ cấp FIT của Nhật Bản). Tuy nhiên, tất cả đều đang hướng tới một định hướng không thể đảo ngược: năng lượng tái tạo không chỉ là giải pháp cho cuộc khủng hoảng khí hậu mà còn là lựa chọn chiến lược để định hình lại năng lực cạnh tranh kinh tế toàn cầu và an ninh năng lượng.
