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

Ảnh minh họa

World Journal of Advanced Engineering Technology and Sciences (WJAETS) là một tạp chí kỹ thuật tốt nhất để xuất bản các bài viết nghiên cứu và đánh giá từ tất cả các chuyên ngành kỹ thuật và khoa học ứng dụng. Đây cũng còn là tạp chí kỹ thuật đa ngành với nền tảng cho việc xuất bản truy cập mở trực tuyến các tài liệu nghiên cứu khoa học-kỹ thuật.

Trong phạm vi bài viết này, xin trân trọng giới thiệu với quý độc giả bài viết “Xu hướng và triển vọng tương lai của việc tích hợp năng lượng tái tạo trong lĩnh vực dầu khí” của nhóm tác giả là chuyên gia nghiên cứu độc lập và Khoa Khoa học-Kỹ thuật (Đại học Hull, Vương quốc Anh) đã đăng tải trên WJAETS số ra tháng 5 vừa qua, để tham khảo.

*****

Trong những năm gần đây, lĩnh vực dầu khí đã chứng kiến ​​sự thay đổi đáng kể theo hướng tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo vào hoạt động của mình (Fattouh và cộng sự, 2019; Zou và cộng sự, 2016). Từ trước đến nay luôn phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, lĩnh vực dầu khí hiện đang sử dụng các công nghệ năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, gió và hydrogen như một phần của danh mục năng lượng của mình (Ajayi và Udeh, 2024, Familoni, Abaku và Odimarha, 2024). Sự tích hợp này đánh dấu sự khởi đầu mang tính chuyển đổi so với các hoạt động thông thường, đồng thời phản ánh sự nhận thức ngày càng gia tăng về nhu cầu chuyển đổi sang các giải pháp năng lượng sạch hơn và bền vững hơn (Gielen và cộng sự, 2019; Hussain và cộng sự, 2017). Việc tích hợp năng lượng tái tạo trong lĩnh vực dầu khí có tầm quan trọng to lớn trong bối cảnh giải quyết các thách thức về môi trường mang tính cấp bách và các yêu cầu phát triển bền vững (Malik và cộng sự, 2019; Baleta và cộng sự, 2019). Đối với mối quan ngại ngày càng gia tăng xung quanh vấn đề ứng phó với biến đổi khí hậu và phát thải khí nhà kính GHG, các lĩnh vực công nghiệp, đặc biệt là những lĩnh vực có lượng khí thải carbon đáng kể như dầu khí, cần phải giảm thiểu tác động đến môi trường. Ngoài ra, mối liên quan của chủ đề này còn mở rộng đến an ninh năng lượng, tối ưu hóa nguồn tài nguyên và cân nhắc trách nhiệm xã hội của doanh nghiệp (Esan, Ajayi và Olawale, 2024, Igbinenikaro và Adewusi, 2024, Okatta, Ajayi và Olawale, 2024).

Mục đích của bài viết này là đi sâu vào các xu hướng, tìm hiểu sâu sắc và triển vọng trong tương lai liên quan đến việc tích hợp năng lượng tái tạo trong hoạt động của lĩnh vực dầu khí. Bằng cách cung cấp một khuôn khổ có cấu trúc, bài viết này còn nhằm mục đích khám phá các khía cạnh khác nhau của hiện tượng đang phát triển này, từ các xu hướng hiện tại và những hiểu biết sâu sắc thu thập được từ các sáng kiến ​​​​đang diễn ra cho đến những triển vọng và thách thức trong tương lai (Akintuyi, 2024, Joel và Oguanobi, 2024, Ogundipe, Odejide và Edunjobi, 2024). Thông qua việc xem xét toàn diện, bài viết này cũng nhằm làm sáng tỏ tiềm năng chuyển đổi của việc tích hợp năng lượng tái tạo trong lĩnh vực dầu khí và ý nghĩa của nó đối với tính bền vững và chiến lược của doanh nghiệp dầu khí (Ajayi và Udeh, 2024, Ogundipe và Abaku, 2024, Popo-Olaniyan và cộng sự, 2022).

Xu hướng tích hợp năng lượng tái tạo

Trong những năm gần đây, bối cảnh năng lượng toàn cầu đã chứng kiến ​​​​sự thay đổi đáng chú ý theo hướng tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo trong hoạt động của các lĩnh vực công nghiệp khác nhau, bao gồm cả lĩnh vực dầu khí truyền thống phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch (Adama và cộng sự, 2024, Igbinenikaro và Adewusi, 2024, Okeke và cộng sự, 2023). Quá trình chuyển đổi này phản ánh nhận thức ngày càng gia tăng về nhu cầu giải quyết các mối quan tâm về môi trường, tuân thủ áp lực về mặt pháp lý và thúc đẩy các tiến bộ công nghệ đổi mới sáng tạo nhằm đạt được các mục tiêu phát triển bền vững (Fattouh và cộng sự, 2019; Johansson và cộng sự, 2012).

Một trong những xu hướng nổi bật nhất trong lĩnh vực dầu khí là việc các doanh nghiệp đang ngày càng áp dụng các nguồn năng lượng tái tạo như một phần của tổ hợp năng lượng (Eleogu và cộng sự, 2024, Nwankwo và cộng sự, 2024, Okatta, Ajayi và Olawale, 2024). Theo truyền thống, lĩnh vực công nghiệp này phụ thuộc rất nhiều vào nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ, khí đốt tự nhiên và than đá. Tuy nhiên, trước mối quan ngại ngày càng gia tăng về tác động của biến đổi khí hậu và tính chất hữu hạn của trữ lượng nhiên liệu hóa thạch, hiện đã xuất hiện những thay đổi đáng kể hướng tới các giải pháp thay thế sạch hơn và bền vững hơn (Capellán-Pérez và cộng sự, 2014). Hiện các nguồn năng lượng tái tạo, bao gồm năng lượng mặt trời, gió và hydrogen, đang ngày càng được tích hợp vào hoạt động của các công ty dầu khí, đánh dấu bước chuyển dịch chiến lược hướng tới danh mục năng lượng thân thiện với môi trường hơn (Ericson và cộng sự, 2019; Hunt và cộng sự, 2022; Rafiee và Khalilpour, 2019.).

Hiện một số loại năng lượng tái tạo đang được tích hợp vào hoạt động của lĩnh vực dầu khí, trong đó mỗi loại đều đem lại những lợi thế và ứng dụng riêng biệt (Familoni và Onyebuchi, 2024, Nzeako và cộng sự, 2024, Olawale và cộng sự, 2024). Năng lượng mặt trời, được khai thác thông qua các tấm quang điện mặt trời (PV) hoặc hệ thống năng lượng mặt trời tập trung (concentrated solar power-CSP) là một công nghệ sử dụng gương hoặc thấu kính để tập trung ánh nắng mặt trời tại một điểm và chuyển đổi thành nhiệt năng, đều đang được các công ty dầu khí áp dụng rộng rãi để cung cấp năng lượng cho hoạt động của họ (Wilberforce và cộng sự, 2019; Alami và cộng sự, 2023). Việc lắp đặt năng lượng mặt trời có thể được triển khai tại chỗ tại các cơ sở sản xuất hoặc ngoài cơ sở ở những địa điểm xa xôi, giúp cung cấp nguồn điện đáng tin cậy và bền vững (Răboacă và cộng sự, 2019; Gidiagba và cộng sự, 2023). Turbine gió là một lựa chọn năng lượng tái tạo phổ biến khác cho các công ty dầu khí hiện đang tìm phương cách cắt giảm lượng khí thải carbon của họ (Premalatha và cộng sự, 2024; Kumar và cộng sự, 2016). Hiện các trang trại gió có thể được thiết lập trên đất liền hoặc ngoài khơi, tận dụng nguồn tài nguyên gió dồi dào sẵn có ở nhiều vùng khác nhau để tạo ra điện sạch cho các hoạt động dầu khí. Hydrogen thì lại đang thu hút được sự chú ý như một chất mang năng lượng carbon thấp và linh hoạt, có thể được sản xuất từ ​​các nguồn tái tạo thông qua điện phân (Pflugmann và De Blasio, 2020; Monforti Ferrario và cộng sự, 2022). Hiện các công ty dầu khí đang khám phá tiềm năng của hydrogen làm nhiên liệu trong lĩnh vực giao thông vận tải, sưởi ấm và các quy trình công nghiệp, từ đó đa dạng hóa danh mục năng lượng của họ và cắt giảm lượng khí thải phát sinh từ các nguồn thải này (Familoni và Shoetan, 2024, Jambol và cộng sự, 2024, Popoola và cộng sự, 2024).

Một số yếu tố đang thúc đẩy xu hướng tích hợp năng lượng tái tạo trong lĩnh vực dầu khí

Hiện nhận thức nâng cao về ứng phó với biến đổi khí hậu và các tác động bất lợi của nó đã dẫn đến áp lực gia tăng lên các lĩnh vực công nghiệp nhằm cắt giảm phát thải khí nhà kính GHG và chuyển đổi sang các nguồn năng lượng sạch hơn (Malik, và cộng sự, 2019; Wang, và cộng sự, 2020; Rehan và Nehdi, 2005). Các công ty dầu khí đang nhận thấy tầm quan trọng của việc giảm thiểu tác động đến môi trường, do đó đang đầu tư một cách mạnh mẽ vào công nghệ năng lượng tái tạo để đạt được các mục tiêu phát triển bền vững. Hiện chính phủ các nước trên khắp thế giới đang ban hành và thực thi các quy định và chính sách nghiêm ngặt nhằm cắt giảm lượng khí thải carbon và thúc đẩy việc sử dụng năng lượng tái tạo (Lu và cộng sự, 2020; Wolde-Rufael và Weldemeskel, 2020; Ihemereze và cộng sự, 2023). Các công ty dầu khí cũng đang phải đối mặt với các yêu cầu tuân thủ quy định đòi hỏi phải tích hợp năng lượng tái tạo vào hoạt động của họ nhằm đáp ứng các mục tiêu về phát thải và tránh chế tài bị xử phạt.

Những tiến bộ nhanh chóng trong công nghệ năng lượng tái tạo, cùng với chi phí giảm, đã khiến năng lượng tái tạo ngày càng trở nên mang tính cạnh tranh với nhiên liệu hóa thạch truyền thống (Akinsanya, Ekechi và Okeke, 2024, Igbinenikaro và Adewusi, 2024, Shoetan và Familoni, 2024). Hiện các công ty dầu khí đang tận dụng những đổi mới công nghệ đổi mới sáng tạo để triển khai các giải pháp năng lượng tái tạo không chỉ cắt giảm lượng khí thải mà còn cải thiện hiệu quả hoạt động và chi phí trong các hoạt động dầu khí.

Tóm lại, việc tích hợp năng lượng tái tạo trong lĩnh vực dầu khí đang được thúc đẩy bởi sự kết hợp giữa các mối quan tâm về môi trường, áp lực về mặt pháp lý và những tiến bộ khao học-công nghệ (Esho và cộng sự, 2024, Joel và Oguanobi, 2024, Ogundipe, Odejide và Edunjobi, 2024). Khi lĩnh vực dầu khí tiếp tục chuyển đổi sang các nguồn năng lượng sạch hơn và bền vững hơn thì việc áp dụng các giải pháp năng lượng mặt trời, gió và hydrogen dự báo ​​sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc định hình tương lai của sản xuất và tiêu thụ năng lượng trong lĩnh vực dầu khí. Việc tích hợp năng lượng tái tạo trong hoạt động của lĩnh vực dầu khí đang đem lại những lợi ích đáng kể về mặt giảm thiểu tác động môi trường. Bằng cách giảm thiểu sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch là nguyên nhân chính gây ra phát thải khí nhà kính GHG và ô nhiễm không khí, việc tích hợp năng lượng tái tạo đã và đang giúp giảm thiểu các tác động bất lợi đến môi trường liên quan đến sản xuất năng lượng thông thường (Adama và Okeke, 2024, Nzeako và cộng sự, 2024, Okatta , Ajayi và Olawale, 2024). Điều này bao gồm viết cắt giảm lượng khí carbon dioxide (CO₂), sulfur dioxide (SO₂), nitrogen oxides (NOx) và phát thải các hạt vật chất, từ đó cải thiện chất lượng không khí và giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu (Maroto-Valer và cộng sự, 2012).

Bên cạnh đó, các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và năng lượng gió đều có tác động môi trường thấp hơn nhiều trong suốt vòng đời của chúng so với nhiên liệu hóa thạch. Mặt khác, chúng chỉ sử dụng lượng nước ở mức tối thiểu, tạo ra ít hoặc không có chất thải và không thải ra các chất ô nhiễm có hại trong quá trình vận hành sản xuất (Ajayi và Udeh, 2024, Igbinenikaro và Adewusi, 2024, Okeke và cộng sự, 2023). Do đó, việc tích hợp năng lượng tái tạo vào hoạt động dầu khí có thể giúp các công ty dầu khí đạt được các mục tiêu bền vững, tuân thủ các quy định về môi trường và nâng cao nỗ lực trách nhiệm xã hội của doanh nghiệp (corporate social responsibility-CSR) (Agudelo và cộng sự, 2020; Guenther và cộng sự, 2006 ). Một lợi ích quan trọng khác của việc tích hợp năng lượng tái tạo trong lĩnh vực dầu khí là nâng cao hiệu quả hoạt động. Hiện các công nghệ năng lượng tái tạo, chẳng hạn như tấm quang điện mặt trời (PV) và turbine gió, có thể được triển khai tại chỗ tại các cơ sở dầu khí để tạo ra điện cho nhiều hoạt động khác nhau, bao gồm khai thác, xử lý và vận chuyển dầu khí (Esan, Ajayi và Olawale, 2024, Ochulor và cộng sự, 2024, Shoetan và Familoni, 2024). Bằng cách sản xuất điện ngay tại chỗ, các công ty dầu khí có thể giảm sự phụ thuộc vào hệ thống lưới điện tập trung, giảm thiểu tổn thất truyền tải điện và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.

Cùng với đó, các hệ thống năng lượng tái tạo thường kết hợp các công nghệ thông minh và hệ thống điều khiển tiên tiến nhằm tối ưu hóa mô hình sản xuất và tiêu thụ năng lượng. Ví dụ như các thuật toán phân tích dự đoán và học máy có thể dự báo các mô hình sản xuất năng lượng tái tạo, cho phép các công ty dầu khí lên lịch vận hành sử dụng nhiều năng lượng trong thời gian nguồn năng lượng tái tạo sẵn có tối đa (Akintuyi, 2024, Joel và Oguanobi, 2024, Ogundipe, 2024). Điều này giúp tối ưu hóa việc sử dụng nguồn tài nguyên, cắt giảm chi phí năng lượng và nâng cao hiệu quả hoạt động về mặt tổng thể. Việc tích hợp năng lượng tái tạo cũng cho phép các công ty dầu khí đa dạng hóa danh mục năng lượng của họ, giảm thiểu rủi ro liên quan đến thị trường nhiên liệu hóa thạch luôn biến động và những bất ổn địa chính trị (Ekechi và cộng sự, 2024, Ikegwu và cộng sự, 2017, Onwuka và Adu, 2024). Các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, gió và hydrogen luôn cung cấp nguồn cung cấp năng lượng ổn định và có thể dự báo hơn vì chúng dồi dào, sẵn có trong nước và không bị biến động về mặt giá cả hoặc gián đoạn nguồn cung cấp liên quan đến nhiên liệu hóa thạch (Tula và cộng sự, 2023; Wyszomirski và Olkiewicz, 2020).

Hơn thế nữa, việc đa dạng hóa danh mục năng lượng bằng năng lượng tái tạo có thể tạo ra nguồn doanh thu và cơ hội kinh doanh mới cho các công ty dầu khí (Pickl, 2019; Daraojimba và cộng sự, 2023; Halttunen, và cộng sự, 2023). Ví dụ như năng lượng tái tạo dư thừa được tạo ra tại chỗ có thể được bán lại cho lưới điện hoặc sử dụng để sản xuất hydrogen tại chỗ thông qua quá trình điện phân. Điều này cho phép các công ty dầu khí cũng kiếm được lợi nhuận từ tài sản năng lượng tái tạo, cải thiện khả năng phục hồi tài chính và tận dụng các thị trường mới nổi cho công nghệ năng lượng sạch (Steen và Weaver, 2017; Ninduwezuor-Ehiobu và cộng sự, 2023).

Link nguồn:

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

Tuấn Hùng

WJAETS