Khi năng lượng mặt trời, gió và thủy điện mở rộng, các nhà khoa học cho biết việc tích hợp dữ liệu khí hậu và dự báo là chìa khóa để làm cho các hệ thống năng lượng tái tạo mạnh mẽ hơn.
Thích ứng với tương lai thông qua dữ liệu, AI và công nghệ
Việc dự báo khí hậu tốt hơn có thể giúp các hệ thống năng lượng lập kế hoạch cho từng ngày đến từng mùa.Chuyên gia nhấn mạnh rằng có một điều chắc chắn: Hành tinh của chúng ta đang hướng tới một tương lai mà điện, đặc biệt là từ các nguồn tái tạo, sẽ đóng vai trò trung tâm. “Phương tiện giao thông của chúng ta sẽ là điện; nấu ăn của chúng ta sẽ là điện; sưởi ấm của chúng ta sẽ là điện. Vì vậy, nếu chúng ta không có hệ thống điện đáng tin cậy, mọi thứ sẽ sụp đổ. Chúng ta sẽ cần có trí thông minh về khí hậu này khi chúng ta nghĩ về cách thay đổi hệ thống năng lượng của mình và độ tin cậy cũng như khả năng phục hồi của hệ thống năng lượng trong tương lai”.
Thật vậy, để thích ứng, cả hai chuyên gia đều nhấn mạnh đến nhu cầu áp dụng cái mà họ gọi là trí thông minh về khí hậu - sự tích hợp của các dự báo khí hậu, dữ liệu và khoa học vào mọi cấp độ lập kế hoạch năng lượng. “Trước đây, các nhà lập kế hoạch năng lượng làm việc với các mức trung bình trong quá khứ”, ông Bastani giải thích. “Nhưng quá khứ không còn là kim chỉ nam đáng tin cậy nữa. Chúng ta cần biết gió sẽ như thế nào vào mùa tới, lượng mưa sẽ như thế nào vào năm tới - không chỉ là lượng mưa của một thập kỷ trước”.
Ví dụ, tại Chile, sản lượng thủy điện tăng vọt tới 80 phần trăm vào tháng 11 năm 2023 do lượng mưa cao bất thường. Mặc dù sự gia tăng này là do khí hậu, các chuyên gia cho biết dự báo theo mùa tiên tiến có thể giúp các nhà điều hành đập dự đoán tốt hơn các sự kiện như vậy trong tương lai và quản lý các hồ chứa để lưu trữ nước hiệu quả hơn. Tương tự như vậy, công nhân trang trại gió có thể sử dụng dự báo để lên lịch bảo trì trong thời gian gió yếu - giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động và tránh tổn thất. Các nhà điều hành lưới điện cũng có thể lập kế hoạch cho các đợt tăng đột biến năng lượng trong các đợt nắng nóng hoặc hạn hán.
Ông Bastani cho biết: “Hiện chúng tôi có các dự báo kéo dài từ vài giây đến vài tháng”. “Mỗi dự báo có một ứng dụng cụ thể - từ cân bằng lưới điện ngay lập tức đến các quyết định đầu tư dài hạn”.
Trí tuệ nhân tạo (AI) đang hỗ trợ: Các mô hình học máy được đào tạo về dữ liệu khí hậu và năng lượng hiện có thể dự đoán biến động tài nguyên với độ phân giải và độ chính xác cao hơn. Các công cụ này có thể giúp tối ưu hóa thời điểm triển khai lưu trữ pin hoặc chuyển năng lượng giữa các khu vực, giúp hệ thống linh hoạt và phản ứng nhanh hơn. “Các mô hình này có thể giúp các nhà khai thác dự đoán tốt hơn các biến động về gió, lượng mưa hoặc bức xạ mặt trời”, ông Bastain giải thích.
Ví dụ, hai dự án năng lượng nhỏ gần đây của WMO đã minh họa cách trí tuệ nhân tạo có thể được áp dụng trong quy hoạch năng lượng tái tạo trong thế giới thực. Tại Costa Rica, cơ quan này đã hợp tác với các cơ quan năng lượng quốc gia để phát triển và triển khai một mô hình dựa trên AI để dự báo tốc độ gió ngắn hạn. Công cụ này hiện đã được tích hợp vào nền tảng dự báo năng lượng nội bộ của Viện Điện lực Costa Rica, giúp tối ưu hóa hoạt động tại các trang trại gió được chọn.
Tại Chile, một dự án khác tập trung vào công nghệ năng lượng mặt trời nổi, sử dụng AI để ước tính tốc độ bốc hơi trên các hồ chứa. Kết quả, hiện được đưa vào nền tảng Solar Energy Explorer chính thức của Chile, cho thấy các tấm pin mặt trời nổi có thể giảm tới 85% lượng nước bốc hơi vào mùa hè, với mức trung bình toàn quốc là 77%. Thật vậy, lời hứa và thách thức của quy hoạch năng lượng tái tạo thông minh với khí hậu thể hiện rõ nhất ở Nam Bán cầu. Ví dụ, Châu Phi tự hào có một số tiềm năng năng lượng mặt trời tốt nhất trên hành tinh, nhưng chỉ có hai phần trăm công suất năng lượng tái tạo được lắp đặt trên thế giới nằm ở lục địa này.
Tại sao lại có khoảng cách như vậy? Bà Boscolo chỉ ra rằng thiếu dữ liệu và đầu tư. “Ở nhiều nơi thuộc Nam bán cầu, đơn giản là không có đủ dữ liệu quan sát để tạo ra các dự báo chính xác hoặc giúp các dự án năng lượng có thể được cấp vốn”, bà cho biết. “Các nhà đầu tư cần thấy được các dự báo dài hạn đáng tin cậy. Nếu không có dữ liệu đó, rủi ro sẽ quá cao”.
WMO đang nỗ lực cải thiện việc giám sát thời tiết và năng lượng ở các khu vực chưa được phục vụ đầy đủ, nhưng tiến độ vẫn chưa đồng đều. Cơ quan này đang kêu gọi thêm kinh phí cho các mạng lưới dữ liệu địa phương, lập kế hoạch năng lượng xuyên biên giới và các dịch vụ khí hậu phù hợp với nhu cầu của từng khu vực. “Đây không chỉ là vấn đề giảm thiểu khí hậu”, bà Boscolo nói thêm. “Đây là cơ hội phát triển. Năng lượng tái tạo có thể mang lại điện cho cộng đồng, thúc đẩy tăng trưởng công nghiệp và tạo ra việc làm nếu các hệ thống được thiết kế đúng cách”.
Ông Bastani nhận thấy nhu cầu chia sẻ dữ liệu toàn cầu giữa các công ty năng lượng và các nhà khoa học khí hậu. “Có một tiềm năng to lớn chưa được khai thác trong dữ liệu do khu vực tư nhân thu thập... việc tích hợp các quan sát lịch sử và thời gian thực từ các nhà máy điện - năng lượng mặt trời, gió, thủy điện, thậm chí là hạt nhân có thể cải thiện đáng kể các mô hình thời tiết và khí hậu. Đây là một chiến thắng cho cả hai bên”.
Dự báo khí hậu giúp các công ty năng lượng dự đoán những thay đổi do thời tiết gây ra trong cung và cầu, cải thiện độ tin cậy và giảm rủi ro.Đa dạng hóa danh mục năng lượng để thích ứng
Một hành động quan trọng khác để đảm bảo năng lượng sạch trong tương lai gần là đa dạng hóa. Ông Bastani giải thích rằng việc phụ thuộc quá nhiều vào một nguồn năng lượng tái tạo có thể khiến các quốc gia phải chịu những thay đổi theo mùa hoặc dài hạn về khí hậu. Ví dụ, tại châu Âu, các nhà hoạch định năng lượng ngày càng lo ngại về thứ gọi là “dunkelflaute” - thời tiết nhiều mây, không có gió vào mùa đông làm suy yếu cả năng lượng mặt trời và năng lượng gió. Hiện tượng này, liên quan đến các hệ thống áp suất cao được gọi là u ám chống xoáy thuận, đã thúc đẩy các lời kêu gọi về việc lưu trữ năng lượng và nguồn điện dự phòng nhiều hơn.
Ông Bastani cho biết: “Một sự kết hợp đa dạng bao gồm năng lượng mặt trời, gió, thủy điện, lưu trữ pin và thậm chí cả các nguồn carbon thấp (như địa nhiệt) là điều cần thiết. Đặc biệt là khi thời tiết khắc nghiệt trở nên thường xuyên hơn”.
Đến tương lai
Khi thế giới đang chạy đua hướng tới tương lai được cung cấp năng lượng từ năng lượng tái tạo, việc giải quyết những thách thức do biến đổi khí hậu đặt ra là điều bắt buộc. Sự biến động diễn ra vào năm 2023 nhấn mạnh nhu cầu về quy hoạch và cơ sở hạ tầng thông minh về khí hậu có thể chịu được những thay đổi khó lường trong các kiểu thời tiết.
Để năng lượng tái tạo thực sự hoàn thành lời hứa của mình, thế giới không chỉ phải đầu tư vào việc mở rộng năng lực mà còn phải xây dựng một hệ thống có khả năng phục hồi, thích ứng và được thông báo bởi khoa học khí hậu tốt nhất hiện có.
Các chuyên gia của WMO là Hamid Bastani và Roberta Boscolo nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tích hợp trí tuệ khí hậu vào các hệ thống năng lượng để đảm bảo độ tin cậy và khả năng phục hồi của chúng. Bằng cách tận dụng dự báo tiên tiến và trí tuệ nhân tạo, chúng ta có thể dự đoán và thích ứng tốt hơn với những thay đổi này, tối ưu hóa sản xuất năng lượng tái tạo và bảo vệ tương lai của chúng ta. Tương lai của năng lượng không chỉ là về nhiều tua-bin gió và tấm pin mặt trời hơn mà còn là về việc đảm bảo chúng có thể chịu được chính những lực mà chúng được thiết kế để giảm thiểu.
Tin ngắn: Tạp chí KTTV
Nguồn: https://news.un.org/en/story/2025/03/1161526