Làn sóng trung tâm dữ liệu làm nóng bài toán năng lượng toàn cầu

Đầu tư vào trung tâm dữ liệu đang tăng mạnh khi trí tuệ nhân tạo (AI) trở thành trọng tâm trong chính sách kinh tế tại nhiều quốc gia trên thế giới. Tuy nhiên, sự phát triển nhanh chóng của hạ tầng số cũng gây áp lực lên lưới điện, làm gia tăng những lo ngại về giá điện, phát thải và nguồn nước. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), việc tích hợp trung tâm dữ liệu vào hệ thống điện đòi hỏi những điều chỉnh đồng bộ về chính sách, quy định và chiến lược vận hành.

Đầu tư cho trung tâm dữ liệu tăng nhanh, gây áp lực lên lưới điện

Trên thế giới, các nhà điều hành trung tâm dữ liệu lớn nhất, còn gọi là các nhà cung cấp dịch vụ siêu quy mô, dự kiến chi hơn 700 tỷ USD cho đầu tư vốn trong năm 2026, chủ yếu để phát triển các trung tâm dữ liệu mới. Nhiều quốc gia muốn thu hút hạ tầng kỹ thuật số nhằm tạo nền tảng cho đổi mới trong nước về AI và dịch vụ số. Trung tâm dữ liệu và AI cũng ngày càng được các nhà hoạch định chính sách coi là trụ cột của an ninh kinh tế và chủ quyền số.

Tuy nhiên, làn sóng đầu tư chưa từng có vào hạ tầng số dựa trên AI đang gây áp lực lên lưới điện địa phương và chuỗi cung ứng các thiết bị điện quan trọng. Nhiều khu vực phải đối mặt với hạn chế về công suất lưới điện khả dụng và quy trình cấp phép chậm. Những lo ngại về tác động của trung tâm dữ liệu đến giá điện, lượng khí thải và nguồn nước cũng ngày càng gia tăng, đặc biệt trong cộng đồng địa phương.

Theo yêu cầu của Chủ tịch G7 là Pháp, IEA đã đánh giá các thực tiễn đang phát triển trong việc tích hợp trung tâm dữ liệu vào hệ thống điện. Báo cáo xem xét chính sách, pháp lý và chiến lược doanh nghiệp trên toàn bộ chuỗi giá trị trung tâm dữ liệu tại hơn 34 khu vực pháp lý, bao phủ khoảng 90% công suất trung tâm dữ liệu toàn cầu. Phân tích của IEA xác định 134 chính sách và quy định liên quan đến việc tích hợp trung tâm dữ liệu vào hệ thống điện trên toàn cầu. Gần 40% trong số này được công bố hoặc thực thi trong 12 tháng qua, cho thấy lĩnh vực này đang thay đổi nhanh chóng.

Trong khi đó, các chính sách thúc đẩy trung tâm dữ liệu phối hợp vận hành với lưới điện vẫn còn tương đối ít. Một số quy định yêu cầu trung tâm dữ liệu đóng góp vào bảo đảm nguồn cung điện thông qua cơ chế tự cung cấp điện, hoặc hỗ trợ tính ổn định và linh hoạt của hệ thống.

Về phía doanh nghiệp, các nhà điều hành trung tâm dữ liệu tiếp tục là những bên mua điện tái tạo lớn. Trong nửa đầu năm 2026, các doanh nghiệp này ký kết thỏa thuận mua bán điện (PPA) với tổng sản lượng 45 TWh, tăng gần 20% so với cùng kỳ năm 2025. Gần 70% số thỏa thuận được ký tại Mỹ. Các hình thức mua điện mới cũng đang xuất hiện, bao gồm những thỏa thuận liên quan đến địa nhiệt tiên tiến, lò phản ứng hạt nhân mô-đun nhỏ, lưu trữ năng lượng dài hạn, nhà máy điện ảo và pin lưu trữ. Bên cạnh đó, nhiều dự án phát điện tại chỗ đã được công bố, đặc biệt là các dự án sử dụng khí tự nhiên tại Mỹ.

Một thách thức lớn khác là tình trạng tồn đọng hồ sơ chờ kết nối lưới điện. Texas và Virginia của Mỹ, Phần Lan và Vương quốc Anh là những ví dụ về khu vực có lượng hồ sơ chờ kết nối lớn. Tình trạng này khiến việc dự báo nhu cầu trở nên khó khăn, bởi hàng đợi có thể bao gồm những dự án trùng lặp hoặc mang tính đầu cơ. Nếu đánh giá quá cao nhu cầu, các khoản đầu tư lưới điện có thể bị bỏ phí hoặc sử dụng không hiệu quả. Ngược lại, đánh giá thấp nhu cầu có thể dẫn đến tắc nghẽn và chậm trễ.

Đặc thù của trung tâm dữ liệu càng làm tăng độ khó trong công tác quy hoạch. Các dự án có quy mô lớn, có thể xuất hiện tại những khu vực trước đây không phải trung tâm tiêu thụ điện. Nhu cầu cũng thường tăng dần khi các tòa nhà, máy chủ và khối lượng công việc của khách hàng đi vào hoạt động. Đối với trung tâm dữ liệu tập trung vào AI, quy mô đầu tư lớn trong khi quá trình phát triển công nghệ, ứng dụng và khả năng sinh lợi vẫn còn nhiều bất định.

Trước thực tế này, nhiều khu vực đang cải cách quy trình xếp hàng chờ kết nối theo ba hướng: siết chặt điều kiện để bảo đảm dự án có tính khả thi; điều chỉnh thứ tự ưu tiên dựa trên giá trị chiến lược, đóng góp kinh tế và tính bền vững; đồng thời đẩy nhanh các nghiên cứu cần thiết để kết nối dự án an toàn với lưới điện. Việc duy trì các tiêu chí minh bạch và có thể dự đoán vẫn là thách thức.

Thử nghiệm kết nối lưới điện không ổn định

Theo IEA, trung tâm dữ liệu đang dần chuyển từ vị trí phụ tải thụ động sang chủ động đóng góp cho hệ thống điện trong một số trường hợp. Tuy nhiên, khả năng này phụ thuộc vào cơ cấu khách hàng, quy mô và năng lực tài chính của nhà điều hành, mức độ hoàn thiện trong vận hành cũng như điều kiện pháp lý tại từng địa phương.

Một giải pháp đang được thử nghiệm ở nhiều quốc gia là kết nối lưới điện không ổn định, cho phép trung tâm dữ liệu được kết nối nhanh hơn nhưng có thể bị hạn chế tiêu thụ điện trong những điều kiện nhất định. Theo phân tích của IEA, do các giai đoạn quá tải hệ thống thường chỉ xảy ra trong vài giờ mỗi năm, hình thức này có thể giúp bổ sung 750-900 GW công suất tiếp nhận lưới điện trên toàn cầu. Na Uy, Nam Úc, Tây Ban Nha và công ty Southwest Power Pool tại Mỹ đang thử nghiệm những mô hình khác nhau, từ kết nối có điều kiện, giới hạn theo thời gian hoặc theo giai đoạn đến điều chỉnh mức tiêu thụ theo điều kiện lưới điện thực tế hoặc dự báo. Để mở rộng mô hình, các điều kiện kết nối cần được chuẩn hóa và minh bạch, giúp doanh nghiệp hiểu và kiểm soát rủi ro vận hành.

Trong khi đó, sáng kiến Watt-Bit của Nhật Bản là một ví dụ về hợp tác công tư nhằm tăng tính linh hoạt của hạ tầng điện toán theo thời gian. Việc điều chỉnh tải điện toán cũng được xem xét nhằm hỗ trợ lưới điện, nhưng hiện còn hạn chế do sự phân tách giữa nhu cầu điện toán và nguồn cung điện toán. 

Cơ chế tự cung cấp điện cũng ngày càng phổ biến trong chính sách và chiến lược doanh nghiệp. Ireland đã quy định một số trung tâm dữ liệu mới phải đóng góp vào khả năng đáp ứng nhu cầu của hệ thống thông qua việc xây dựng hoặc ký hợp đồng với công suất điện có thể điều chỉnh. Tại Mỹ, nhiều dự án điện khí tại chỗ được đề xuất, một số đang tiến triển với khách hàng công nghệ có độ tin cậy cao. Trong khi đó, Trung Quốc và Tây Ban Nha đang xem xét nghĩa vụ mua năng lượng tái tạo đối với trung tâm dữ liệu mới.

Về môi trường, các trung tâm dữ liệu hiện phát thải khoảng 150 triệu tấn CO2 từ tiêu thụ điện. Kịch bản trung tâm của IEA dự báo lượng phát thải tăng lên khoảng 350 triệu tấn vào năm 2035, một phần do sử dụng khí tự nhiên tại chỗ, tương đương khoảng 1,5% tổng phát thải liên quan đến năng lượng toàn cầu vào thời điểm đó. 

Vấn đề khả năng chi trả tiền điện đòi hỏi các nhà đầu tư cách tiếp cận thận trọng. Nếu phụ tải lớn làm phát sinh chi phí đầu tư lưới điện và phát điện, sau đó chi phí được phân bổ cho toàn bộ người dùng, hóa đơn của các khách hàng khác có thể tăng. Ngược lại, nếu trung tâm dữ liệu tận dụng công suất hiện có và thanh toán đầy đủ phần chi phí của mình, áp lực lên hóa đơn có thể giảm.

IEA cho rằng, các gói chính sách cần cân bằng giữa phản ánh đúng chi phí, bảo vệ người tiêu dùng, tính đơn giản, sự chắc chắn trong đầu tư và năng lực cạnh tranh. Điều này đòi hỏi sự phối hợp minh bạch giữa nhà hoạch định chính sách, cơ quan quản lý, doanh nghiệp điện lực và đơn vị vận hành hệ thống.

IEA nhấn mạnh, trung tâm dữ liệu cần được phát triển theo hướng tăng cường khả năng hỗ trợ lưới điện, từ tính linh hoạt, hiệu quả vận hành đến sự ổn định và khả năng đáp ứng nhu cầu công suất. Trong bối cảnh lĩnh vực này phát triển nhanh chóng, việc chia sẻ kinh nghiệm, thực tiễn tốt và các giải pháp đã được kiểm chứng sẽ góp phần thúc đẩy quá trình tích hợp trung tâm dữ liệu vào hệ thống điện.