Công nghệ và quản lý năng lượng trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí

Xin trân trọng giới thiệu với bạn đọc những nội dung chính bài thuyết trình của nhóm tác giả nghiên cứu đã trình bày tại Hội nghị quốc tế lần thứ 9 về kiến thức và công nghệ cơ khí, điện và máy tính (thủ đô Teheran, CH Hồi giáo Iran, tháng 3/2024), nêu bật những ứng dụng công nghệ tiên tiến và quản lý năng lượng chiến lược trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí để cải thiện hiệu quả và giảm thiểu tác động tới môi trường thông qua một số phân tích các tiềm năng của các công nghệ đổi mới sáng tạo như IoT, phân tích dữ liệu và AI đối với việc tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng. Đồng thời cũng chỉ ra những thách thức và rào cản trong triển khai các công nghệ tiên tiến, chẳng hạn như các vấn đề về bảo mật.

I. Giới thiệu

Sự tiến bộ nhanh chóng của công nghệ đổi mới đã làm thay đổi lĩnh vực công nghiệp dầu khí, đặc biệt là quản lý năng lượng. Bài viết này tập trung khám phá cách công nghệ tiên tiến đã giúp cải thiện hoạt động, sự hiệu quả và tính bền vững trong các lĩnh vực công nghiệp dầu khí toàn cầu. Theo truyền thống, lĩnh vực công nghiệp dầu khí có mức tiêu thụ năng lượng và lượng khí thải carbon cao. Tuy nhiên, các công nghệ tiên tiến đã giúp cung cấp cơ hội để giảm thiểu những tác động môi trường và biến đổi khí hậu cũng như nâng cao hiệu quả hoạt động sản xuất kinh doanh. Tích hợp các công nghệ ví dụ như IoT, AI và phân tích dữ liệu nâng cao cho phép các công ty dầu khí tối ưu hóa các hoạt động quản lý năng lượng và cải thiện phân bổ nguồn lực. Việc thu thập và phân tích dữ liệu theo thời gian thực cho phép các công ty dầu khí hiểu rõ hơn về mô hình mức tiêu thụ năng lượng, xác định sự thiếu hiệu quả và đưa ra quyết định sáng suốt thúc đẩy việc lưu trữ năng lượng và giảm thiểu chi phí. AI và thuật toán học máy cho phép dự báo công tác bảo trì, hoạt động khoan được tối ưu hóa một cách chính xác, dẫn đầu để cắt giảm thời gian ngừng hoạt động và nâng cao năng suất. Công nghệ tiến tiến cũng tạo điều kiện thuận lợi cho việc tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí, điều này không chỉ đa dạng hóa danh mục đầu tư năng lượng mà còn góp phần xây dựng một tương lai bền vững hơn.

II. Các công nghệ tiến tiến trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí

Hiện những tiến bộ công nghệ tiên tiến đã đóng góp tác động đáng kể đối với lĩnh vực công nghiệp dầu khí, cách mạng hóa các khía cạnh khác nhau của quá trình thăm dò, sản xuất, tinh chế và phân phối dầu khí. Kết quả là những tiến bộ công nghệ này đã đem lại hiệu quả, an toàn và lợi nhuận cao hơn cũng như những cải tiến trong công nghệ nâng cao thu hồi dầu (enhanced oil recovery-EOR), số hóa và bảo vệ môi trường và an toàn cũng như hóa lọc dầu, quản lý chuỗi cung ứng và tích hợp năng lượng tái tạo, chụp ảnh địa chấn và kỹ thuật thăm dò, máy bay không người lái (unmanned aerial vehicles-UAV) hoặc máy bay không người lái drones, internet vạn vật (internet of things-IoT) và các cảm biến, robotics và tự động hóa đã góp phần tăng năng suất và an toàn bằng cách thực hiện các nhiệm vụ trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (ML) một cách lặp đi lặp lại, đầy rủi ro, cải tiến trong việc thăm dò và sản xuất dầu khí cũng như cắt giảm lượng carbon.

Sau đây là những số liệu thống kê của một số tổ chức nghiên cứu, tư vấn độc lập chuyên ngành nhấn mạnh việc ứng dụng ngày càng gia tăng các công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí, điều này cho thấy sự thừa nhận của lĩnh vực công nghiệp dầu khí về lợi ích và tiềm năng cho việc nâng cao hiệu quả, cắt giảm chi phí và tăng cường an toàn thông qua việc sử dụng các công nghệ tiên tiến.

Theo đánh giá của “Research and Markets”, lĩnh vực công nghiệp dầu khí toàn cầu dự báo ​​sẽ có tốc độ tăng trưởng kép hằng năm CAGR là 4,7% từ năm 2023 đến năm 2026, đạt giá trị thị trường là 3,7 nghìn tỷ USD (2026). Việc áp dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo AI trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí dự báo ​​đạt 2,85 tỷ USD (2023), với tốc độ tăng trưởng CAGR là 7,62% từ năm 2017 đến năm 2023. Theo “Mordor Intelligence” dự báo thị trường công nghệ IoT đạt 39,40 tỷ USD (2023), với tốc độ tăng trưởng CAGR là 26,5% từ năm 2018 đến 2023. Đối với thị trường toàn cầu về công nghệ kỹ thuật thu hồi dầu nâng cao (enhanced oil recovery-EOR) được dự báo cũng sẽ đạt 81,70 tỷ USD (2025), với tốc độ tăng trưởng CAGR là 6,5% từ năm 2023 đến năm 2025.

Bên cạnh đó, “P&S Intelligence” lại đưa ra dự báo thị trường toàn cầu cho công nghệ máy bay không người lái trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí ​​đạt 1,85 tỷ USD (2023), với tốc độ tăng trưởng CAGR là 32,1% từ năm 2017 đến năm 2023. Theo “Markets and Markets” thì ước tính việc ứng dụng công nghệ robotics trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí sẽ đạt 5,5 tỷ USD (2025), với tốc độ tăng trưởng CAGR là 20,6% từ năm 2023 đến năm 2025. Đối với công nghệ chuyển đổi số, theo khảo sát của “Accenture PLC”, có tới 87% CEO dầu khí khi trả lời thăm dò khảo sát đã tỏ ý tin tưởng các công nghệ số sẽ định hình lại lĩnh vực công nghiệp dầu khí, dẫn đến việc tiết kiệm chi phí đáng kể lên tới 20%, đồng thời kỳ vọng ​​sẽ chi tiêu khoảng 64,2 tỷ USD cho công nghệ số toàn cầu đến năm 2025.

Đối với công nghệ internet vạn vật IoT trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí toàn cầu cũng được dự báo sẽ đạt 39,40 tỷ USD (2026), với tốc độ tăng trưởng CAGR là 11,1% từ năm 2019 đến năm 2026. Trong khi đó, công nghệ AI trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí cũng được dự báo sẽ đạt 4,01 tỷ USD (2025), với tốc độ tăng trưởng CAGR là 12,66% từ năm 2020 đến năm 2025. Về công nghệ robotics cũng được dự báo sẽ đạt 6,8 tỷ USD (2027), với tốc độ tăng trưởng CAGR là 5,7% từ năm 2020 đến năm 2027. Đối với công nghệ phân tích dữ liệu lớn (big data analytics) về thị trường dầu mỏ và khí đốt toàn cầu dự báo cũng ​​sẽ đạt 31,6 tỷ USD (2027), với tốc độ tăng trưởng CAGR là 10,7% từ năm 2020 đến năm 2027. Thị trường công nghệ điện toán đám mây toàn cầu trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí dự báo được dự báo sẽ ​​đạt 13,4 tỷ USD (2027), với tốc độ tăng trưởng CAGR là 9,6% từ năm 2020 đến năm 2027. Đối với công nghệ phương tiện tự hành dưới nước (autonomous underwater vehicles-AUV) trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí cũng được dự báo sẽ đạt 244,1 triệu USD (2027), với tốc độ tăng trưởng CAGR là 17,3% từ năm 2020 đến năm 2027. Thị trường công nghệ thực tế ảo (virtual reality-VR) và tương tác thực tế (virtual reality-AR) toàn cầu trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí được dự báo ​​sẽ đạt 131,2 triệu USD (2027), với tốc độ tăng trưởng CAGR là 22,7% từ năm 2020 đến năm 2027.

III. Xu hướng công nghệ trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí

Hiện những khuynh hướng công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí không bị giới hạn đối với tất cả các lĩnh vực, bao gồm số hóa và tự động hóa, trí tuệ nhân tạo (AI), internet vạn vật (IoT), phân tích và dữ liệu lớn, thực tế ảo và tương tác thực tế, tích hợp năng lượng tái tạo, an ninh mạng, công nghệ máy bay không người lái, cảm biến tiên tiến và hệ thống giám sát, công nghệ chuỗi khối, công nghệ thu hồi, sử dụng và lưu trữ carbon (CCUS), robotics và tự động hóa, điện toán đám mây, chuyển đổi sang năng lượng sạch, chuyển đổi số, chuyển đổi năng lượng ở các thị trường mới nổi, phân cấp/phi tập trung hóa các hệ thống năng lượng, tập trung vào năng lượng hiệu quả, tăng cường tập trung vào tính bền vững và trách nhiệm doanh nghiệp, chuyển đổi sang khí đốt tự nhiên, hoạt động M&A và hợp nhất, đổi mới trong lĩnh vực thượng nguồn, thay đổi địa chính trị và địa chính trị năng lượng cũng như động lực cung và cầu, các mô hình thương mại và mối quan ngại về an ninh năng lượng.

IV. Quản lý năng lượng trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí

Hiện công tác quản lý năng lượng trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí tập trung vào tối ưu hóa mức tiêu thụ năng lượng, giảm phát thải và nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh. Điều này bao gồm việc áp dụng các giải pháp công nghệ tiết kiệm năng lượng, sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo và triển khai hệ thống quản lý năng lượng mạnh mẽ. Các mục tiêu quản lý năng lượng hiệu quả là lưu trữ năng lượng, nâng cao hiệu quả, giảm dấu chân carbon, cắt giảm chi phí và tuân thủ các quy định chính sách, góp phần triển khai các công nghệ tiên tiến, tối đa hóa sản lượng trong khi sử dụng ít năng lượng hơn, giảm lượng khí thải carbon, đạt mục tiêu tiết kiệm chi phí và tuân thủ các quy định, chính sách về môi trường và ứng phó với biến đổi khí hậu.

Ngoài ra, công tác quản lý năng lượng trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí còn nhằm mục đích đạt được sự bền vững và đóng góp cho một tương lai xanh hơn. Các giải pháp quản lý năng lượng trong lĩnh vực công nghiệp này bao gồm việc triển khai hệ thống quản lý năng lượng (energy management system-EnMS), tận dụng các nguồn năng lượng tái tạo, tối ưu hóa hiệu quả quy trình, áp dụng các công nghệ tiết kiệm năng lượng, sử dụng phân tích dữ liệu, thực hiện việc đáp ứng nhu cầu các chương trình/dự án, nâng cao nhận thức và đào tạo về năng lượng, tối ưu hóa vận tải và hậu cần, thực hiện giám sát liên tục và theo dõi hiệu suất, sự hợp tác của các bên liên quan và đầu tư vào nghiên cứu và phát triển.

Sau đây là một số thống kê liên quan đến công tác quản lý năng lượng trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí, bao gồm: (i) Lĩnh vực công nghiệp dầu khí đóng góp khoảng 15% tổng lượng phát thải khí nhà kính toàn cầu GHG (theo IEA). (ii) Năm công ty dầu khí hàng đầu thế giới thải ra 3,6 tỷ tấn (Mt) CO₂ (2019), tương đương với lượng khí thải hỗn hợp của cả EU và CHLB Đức (theo CDP của Vương quốc Anh). (iii) Các công ty dầu khí có thể cắt giảm năng lượng tiêu thụ lên tới 30% thông qua các biện pháp tiết kiệm năng lượng (theo American Council for an energy-efficient economy-ACEEE). Ước tính có khoảng 150 tỷ mét khối (bcm) khí đốt tự nhiên đã được đốt dầu thường xuyên hoặc bị rò rỉ ra môi trường trên toàn cầu vào năm 2019, dẫn đến sự tiêu tốn năng lượng chất thải đáng kể và lượng khí thải CO₂ (theo global gas flaring reduction partnership-GGFR của Ngân hàng thế giới WB). (iv) Việc cắt giảm tới 80% mức phát thải cần thiết để đáp ứng nhu cầu toàn cầu về mục tiêu ứng phó với biến đổi khí hậu đến năm 2050 có thể đạt được thông qua các giải pháp năng lượng hiệu quả (theo IEA). (v) Thực hiện các biện pháp tiết kiệm năng lượng tại các nhà máy hóa lọc dầu có thể giảm mức tiêu thụ năng lượng tới 30% và tạo ra khoản tiết kiệm chi phí đáng kể (theo Journal of Cleaner Production). (vi) Sáng kiến ​​khí hậu trong lĩnh vực dầu khí (OGCI) đã đầu tư hơn 7 tỷ USD cho công nghệ carbon thấp, sử dụng năng lượng hiệu quả và triển khai các dự án nghiên cứu và phát triển từ năm 2014 (theo OGCI). (vii) Nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng có thể tiết kiệm tới 300 tỷ USD mỗi năm vào năm 2030 (theo UNEP). (viii) Ước tính có tới 78% CEO dầu khí khi trả lời thăm dò khảo sát đã coi hiệu quả quản lý năng lượng là một ưu tiên, với 58% trong số các CEO này đã thực hiện các sáng kiến quản lý năng lượng ​​(theo Deloitte). (ix) Cắt giảm 45% lượng phát thải khí methane vào năm 2025 sẽ có tác động giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu tương tự như việc đóng cửa 1/3 số nhà máy nhiệt điện than toàn cầu (theo WB). (x) Lĩnh vực công nghiệp dầu khí chiếm khoảng 55% tổng sản lượng sử dụng năng lượng công nghiệp toàn cầu (theo IEA). (xi) Tiềm năng sử dụng năng lượng hiệu quả có thể đạt tới 43% (2040) thông qua các giải pháp quản lý năng lượng và tiến bộ công nghệ (World Energy Outlook 2020). (xii) Triển khai các chương trình quản lý năng lượng có thể tiết kiệm năng lượng từ 20-30% và tiết kiệm chi phí từ 10%-40% (theo WB). (xiii) 34 công ty dầu khí hàng đầu thế giới cam kết cắt giảm 13% lượng phát thải khí nhà kính GHG trong giai đoạn 2014-2018 thông qua các giải pháp năng lượng hiệu quả và cải tiến thực tiễn quản lý (theo International Association of oil & gas producers-IOGP).

Tất cả những số liệu thống kê này nhấn mạnh tầm quan trọng của công tác quản lý năng lượng trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí để vận hành một cách bền vững, tiết kiệm chi phí và giảm phát thải khí nhà kính GHG cũng như nâng cao sự ổn định, cải thiện hiệu quả hoạt động và chi phí sản xuất kinh doanh.

V. Quản lý năng lượng hiệu quả trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí

Hiện công tác quản lý năng lượng hiệu quả là điều rất quan trọng đối với lĩnh vực công nghiệp dầu khí bởi vì nó tác động tới việc tiết kiệm chi phí, bảo vệ môi trường bền vững và tuân thủ quy định luật lễ cũng như danh tiếng và đa dạng hóa nhiên liệu của doanh nghiệp dầu khí. Đó là các chiến lược chính bao gồm thực hiện dự án hiệu quả năng lượng, tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo và sử dụng bảo trì dự kiến cũng như giảm thiểu hiện tượng đốt dầu thường xuyên thông qua các công nghệ tiến tiến, bao gồm số hóa và tự động hóa, và khai thác nhiệt thải. Tất cả những chiến lược này đều có thể dẫn đến việc cắt giảm tiêu thụ năng lượng lên tới 20%, giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng từ 10%-30% cũng như cắt giảm lượng khí thải CO₂, đạt được mức giảm 20% mức tiêu thụ năng lượng thông qua số hóa và tự động hóa, đồng thời cung cấp thêm năng lượng thông qua việc khai thác nhiệt thải. Việc thực thi thực tiễn quản lý năng lượng toàn diện sẽ dẫn đến những cơ hội to lớn cho lĩnh vực công nghiệp dầu khí, bao gồm tiết kiệm chi phí, cải thiện tính bền vững và gia tăng năng lực cạnh tranh.

VI. Mối quan hệ giữa quản lý công nghệ và năng lượng

Mối quan hệ giữa ứng dụng công nghệ và quản lý năng lượng trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí có thể được coi như là cộng sinh bởi vì những tiến bộ trong công nghệ tiến tiến đã có tác động đáng kể, ảnh hưởng đến thực tiễn quản lý năng lượng trong các lĩnh vực công nghiệp dầu khí một cách không giới hạn trong các công nghệ tự động hóa và giám sát từ xa, hiệu quả năng lượng, tích hợp năng lượng tái tạo, phân tích dữ liệu và AI, bản sao kỹ thuật số (digital twins) là bản sao kỹ thuật số ảo (thường là 3D) của một vật thể hay hệ thống thực tế và mô phỏng.

Hiện các phân tích cho thấy mối tương quan giữa ứng dụng các công nghệ tiên tiến và hiệu quả quản lý năng lượng trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí một cách tích cực, mạnh mẽ. Hệ số tương quan Pearson (ký hiệu là r) được tìm thấy là 0,75 (p < 0,001), điều này cho thấy mức độ mối quan hệ rất có ý nghĩa giữa việc ứng dụng công nghệ tiên tiến và thực tiễn quản lý năng lượng cũng như việc các công ty dầu khí đầu tư nhiều vào tích hợp công nghệ tiên tiến có nhiều khả năng đạt được kết quả quản lý năng lượng tốt hơn. Hơn thế nữa, một phân tích hồi quy đa biến (multiple regression analysis) được thực hiện để kiểm tra sự đóng góp cụ thể của các yếu tố công nghệ khác nhau vào công tác quản lý năng lượng.

Kết quả nhận được đã chỉ ra việc tích hợp các hệ thống tự động hóa, kỹ thuật giám sát tiên tiến và phân tích dữ liệu thời gian thực đã ảnh hưởng đáng kể mức tiêu thụ năng lượng. Hồi quy chuẩn hóa hệ số beta (β) của các yếu tố này được tìm thấy kết quả là 0,52, 0,43, và 0,37 tương ứng (p < 0,01 cho tất cả các yếu tố dự đoán). Tất cả những kết quả trên gợi ý bằng cách tận dụng những công nghệ cụ thể này, các công ty dầu khí có thể tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng của họ một cách hiệu quả. Hơn thế nữa, một phân tích yếu tố đã được thực hiện để xác định các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến việc áp dụng công nghệ và thực tiễn quản lý năng lượng trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí.

Tuy vậy, hiện có ba yếu tố khác biệt nổi lên là cơ sở hạ tầng công nghệ, hệ thống giám sát và kiểm soát và phân tích dữ liệu. Tất cả ba yếu tố này giải thích chung có tới 77% sự khác biệt giữa các CEO dầu khí trong việc ứng dụng công nghệ tiên tiến và thực tiễn quản lý năng lượng. Điều này chỉ ra một không gian ba chiều đóng vai trò quan trọng trong việc định hình hiệu quả năng lượng và hiệu suất tổng thể trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí. Ngoài ra, hồi quy phân tích (hierarchical regression analysis) còn được tiến hành để tìm hiểu vai trò trung gian của văn hóa tổ chức trong mối quan hệ giữa tiếp nhận công nghệ và quản lý năng lượng với việc lấy văn hóa doanh nghiệp làm trung tâm đúng mức cho mối quan hệ này, chiếm 38% tổng hiệu ứng (β = 0,38, p < 0,001). Hiệu ứng này được phát hiện đã giúp nhấn mạnh tầm quan trọng của việc thúc đẩy môi trường làm việc, bao gồm những tiến bộ công nghệ để tăng cường thực tiễn quản lý năng lượng.

Một thống kê ngắn gọn liên quan đến mối quan hệ giữa quản lý công nghệ và năng lượng trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí cho thấy, theo IEA, công nghệ số có thể giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí khoảng 1,3% mỗi năm, giúp tiết kiệm tới 0,9 gigatons (01 gigaton bằng 01 tỷ tấn) khí thải CO₂ (2025). Một nghiên cứu khác của hãng Deloitte lại ước tính việc ứng dụng các công nghệ số như IoT, AI và phân tích dữ liệu trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí có thể tiết kiệm tiềm năng được 100 tỷ USD trong chi phí vốn và vận hành trong thập kỷ tới. Trong khi đó, quy mô thị trường mỏ dầu khí số toàn cầu được định giá trị giá 22,8 tỷ USD (2020) và dự báo ​​sẽ đạt 32,5 tỷ USD (2025), với tốc độ tăng trưởng kép hằng năm (CAGR) là 7,4%. Điều này cho thấy sự đầu tư đáng kể vào quản lý công nghệ và năng lượng trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí. Hiện việc tích hợp năng lượng tái tạo trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí cũng đang ngày càng phát triển. Theo báo cáo của Rystad Energy, công suất lắp đặt tích lũy của năng lượng tái tạo trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí được kỳ vọng ​​đạt 7,9 gigawatt (2025), với tốc độ tăng trưởng CAGR là 123% từ năm 2020.

Tất cả những số liệu thống kê trên đã nhấn mạnh tầm quan trọng ngày càng tăng của ứng dụng công nghệ và quản lý năng lượng trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí và tiềm năng tiết kiệm chi phí đáng kể và giảm thiểu lượng khí thải carbon thông qua những công nghệ tiên tiến.

VII. Hiệu quả của ứng dụng công nghệ và quản lý năng lượng

Hiện việc ứng dụng công nghệ và quản lý năng lượng trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí đã có những tác động đáng kể, được hỗ trợ bởi những số liệu thống kê và dự báo hấp dẫn ví dụ như trí tuệ nhân tạo (AI) được dự báo sẽ tạo ra 1,6 nghìn tỷ USD cho lĩnh vực công nghiệp dầu khí vào năm 2025 (theo World Economic Forum). Các thiết bị và cảm biến IoT thì cung cấp dữ liệu theo thời gian thực, cho phép bảo trì theo kế hoạch dự kiến và tối ưu hóa quy trình sản xuất kinh doanh. Tự động hóa các công việc lặp đi lặp lại còn có thể giúp tiết kiệm chi phí lên tới đến 20% cho các công ty dầu khí.

A. Tăng cường an toàn và quản lý rủi ro

Thị trường máy bay không người lái drones/UAV toàn cầu cho lĩnh vực công nghiệp dầu khí được dự báo ​​sẽ đạt mức 1,23 tỷ USD (2027), với tốc độ tăng trưởng kép hằng năm (CAGR) là 14,1% (theo Grand View Research). Các công nghệ VR và AR cũng được ứng dụng để đào tạo nguồn nhân lực trong môi trường mô phỏng, giảm thiểu nguy cơ tai nạn lao động. Công nghệ robotics và các phương tiện vận hành từ xa (ROV) lại giảm thiểu sự tiếp xúc của con người với các mối hiểm nguy trong môi trường làm việc nguy hiểm.

B. Tính bền vững môi trường

Hiện việc áp dụng số hóa và tối ưu hóa dựa trên AI có thể dẫn đến việc giảm 15% nhu cầu sử dụng năng lượng cũng như giảm 5% lượng khí thải CO₂ trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí (theo IEA). Thị trường các hệ thống quản lý năng lượng toàn cầu trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí cũng được dự báo ​​sẽ đạt mức 43,17 tỷ USD (2026), với mức tăng trưởng CAGR là 6,6% từ năm 2019 đến năm 2026 (theo Allied Market Research). Dự báo trong thập kỷ tới, việc thực hiện công nghệ thu hồi, sử dụng và lưu trữ carbon (CCUS) có thể dẫn đến giảm tới 40% lượng khí thải CO₂ từ khai thác và vận hành sản xuất dầu khí (theo IEA).

C. Các dự báo và số liệu thống kê bổ sung

Hiện thị trường toàn cầu về các giải pháp tự động hóa trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí được ước tính với tốc độ tăng trưởng CAGR là 7,6%, đạt 19,3 tỷ USD (2026) (theo Data Bridge Market Research). Hiện với việc áp dụng công nghệ số, các công ty dầu khí có thể cắt giảm chi phí vận hành thượng nguồn từ 3% đến 5%, điều này dẫn đến tiết kiệm chi phí hằng năm lên tới 60 tỷ USD (theo IEA). Trong một cuộc thăm dò khảo sát được thực hiện vào năm 2020, khoảng 53% các công ty dầu khí trên toàn thế giới đang đầu tư vào công nghệ tự động hóa, trong khi 40% công ty dầu khí khác lại đang triển khai các giải pháp dựa trên cơ sở của AI (McKinsey & Company).

VIII. Ảnh hưởng của quản lý năng lượng đối với công nghệ trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí

Hiện công tác quản lý năng lượng trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí đống vai trò rất quan trọng trong việc sử dụng hiệu quả các nguồn tài nguyên, giảm thiểu chất thải và tác động của môi trường. Dưới đây là một số tác động chính, bao gồm:

- Giảm phát thải khí nhà kính GHG: Thực tiễn quản lý năng lượng có thể làm giảm đáng kể dấu chân carbon. Việc tối ưu hóa sử dụng năng lượng và ứp dụng các công nghệ tiết kiệm năng lượng có thể làm giảm thiểu đáng kể lượng khí thải nhà kính GHG là các khí như CO₂ và CH₄. Cơ quan Năng lượng quốc tế IEA ước tính việc cải thiện sử dụng năng lượng hiệu quả có thể có khả năng làm giảm tiêu thụ năng lượng của lĩnh vực công nghiệp dầu khí toàn cầu tăng 25% vào năm 2050.

- Nâng cao hiệu quả hoạt động: Quản lý năng lượng cho phép các công ty dầu khí tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng, dẫn đến cải thiện hiệu quả hoạt động. Điều này bao gồm việc tối ưu hóa hiệu suất thiết bị, triển khai các hệ thống tự động hóa và điều khiển, và tiến hành kiểm toán năng lượng. Ngân hàng Thế giới WB đã chỉ ra các biện pháp tiết kiệm năng lượng trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí có thể giúp tiết kiệm chi phí từ 20% đến 30%.

- Ứng dụng các nguồn năng lượng tái tạo: Quản lý năng lượng chiến lược liên quan đến việc tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo vào hoạt động dầu khí. Các công ty dầu khí đang đầu tư vào các công nghệ mặt trời, gió và sinh học để bổ sung nhu cầu năng lượng. Sự đa dạng hóa này giúp giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, đóng góp vào quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu. Bloomberg NEF đã đưa ra dự báo đầu tư vốn tài chính vào năng lượng tái tạo của các công ty dầu khí sẽ đạt 17,5 tỷ USD mỗi năm vào năm 2025.

- Đổi mới công nghệ sáng tạo: Quản lý năng lượng tạo động lực tiến bộ công nghệ trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí. Các công ty dầu khí tích cực đầu tư vốn tài chính vào nghiên cứu và phát triển nhằm phát triển và triển khai công nghệ tiết kiệm năng lượng, chẳng hạn như các kỹ thuật khoan tiên tiến, hệ thống giám sát thông minh và các phân tích dữ liệu. Tất cả những công nghệ này cải thiện quy trình sản xuất, giảm thiểu lãng phí năng lượng và nâng cao hiệu quả hoạt động. Hiện các nước thành viên, nhất là công ty dầu khí thành viên OGCI đã đầu tư chung hơn 7 tỷ USD vào công nghệ carbon thấp.

IX. Công tác thống kê cụ thể và dự báo

Hiện công nghệ hệ thống đồng phát (co-generation) là hệ thống máy sản xuất điện đồng thời bằng cả hai nguồn năng lượng hữu ích là nhiệt và điện, đã được chứng minh việc cải thiện tổng thể hiệu suất năng lượng trong các nhà máy hóa lọc dầu tăng từ 25%-30%. Động cơ và máy bơm nhiệt tiết kiệm năng lượng có thể làm giảm mức tiêu hao năng lượng trong các hoạt động thượng nguồn và hạ nguồn tăng cho đến mức 20%. Hiện nguồn năng lượng tái tạo dự báo sẽ ​​chiếm 25% trong tổng nguồn cung năng lượng của lĩnh vực công nghiệp dầu khí toàn cầu tính cho đến năm 2050. Việc tối ưu hóa quá trình khoan và hoàn thiện có thể dẫn đến tiết kiệm năng lượng lên tới 42% trong sản xuất dầu khí phi truyền thống. Bộ trao đổi nhiệt đạt hiệu quả về năng lượng và tối ưu hóa quy trình công nghệ trong các nhà máy hóa lọc dầu có thể giúp tiết kiệm năng lượng lên tới 30%. Việc cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng trong lĩnh vực giao thông vận tải có thể làm giảm nhu cầu dầu mỏ xuống còn 23% vào năm 2050.

Theo báo cáo của IEA, lĩnh vực công nghiệp dầu khí toàn cầu hiện tiêu thụ khoảng 5,8 exajoules (EJ) năng lượng trong năm 2019. Một số báo cáo tương tự cũng đưa ra ước tính việc cải thiện hiệu quả năng lượng có thể làm giảm tiêu thụ năng lượng của lĩnh vực công nghiệp dầu khí toàn cầu tăng 25% vào năm 2050. Một báo cáo nghiên cứu của Ngân hàng Thế giới WB cho thấy việc thực hiện các biện pháp tiết kiệm năng lượng trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí có thể giúp tiết kiệm chi phí từ 20% đến 30%. Trong khi đó, một báo cáo khác của Bloomberg NEF lại cho biết đầu tư vốn tài chính vào năng lượng tái tạo của các công ty dầu khí dự báo ​​sẽ đạt 17,5 tỷ USD mỗi năm vào năm 2025. Hiện các nước thành viên của Sáng kiến ​​khí hậu dầu khí (OGCI), trong đó có các công ty dầu khí lớn trên thế giới, cũng đã đầu tư chung hơn 7 tỷ USD vào các dự án công nghệ phát thải carbon thấp trong năm 2020.

X. Đầu tư công nghệ trong quản lý năng lượng

Hiện các công nghệ tiên tiến và khuynh hướng đầu tư vào quản lý năng lượng trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí song không bị giới hạn đối với hệ thống quản lý năng lượng (energy management systems-EMS), internet vạn vật (IoT) và công nghệ cảm biến cũng như tích hợp năng lượng tái tạo, nâng cấp hiệu quả năng lượng và số hóa cũng như phân tích dữ liệu.

XI. Vai trò công nghệ trong chuyển đổi năng lượng

Hiện công nghệ đóng một vai trò quan trọng trong việc các công ty quản lý và tái bố trí chiến lược trong các giai đoạn chuyển đổi, bao gồm quá trình chuyển đổi hiện nay sang năng lượng carbon thấp hơn trong chuyển đổi năng lượng. Trong những báo cáo nghiên cứu trước đây đã chỉ ra mối liên hệ giữa quản lý công nghệ và chuyển đổi năng lượng, khả năng định lượng mối quan hệ và các đặc điểm của nó bị hạn chế do thiếu sự khác biệt trong dữ liệu công khai.

Theo đó, các báo cáo nghiên cứu cho thấy sự đổi mới có giá trị cao trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí, ngành công nghiệp có thể được phân loại, trung bình chiếm 89,4% năng lượng, 8,3% duy trì công nghệ thích ứng với biến đổi khí hậu (CCMT) và 2,3% công nghệ CCMT đột phá. Tất cả những phát hiện đều cho thấy mối tương quan tích cực giữa công nghệ CCMT đột phá và công nghệ CCMT duy trì và toàn bộ bằng sáng chế R&D cả hai công nghệ biểu thị sự lan tỏa R&D trong nội bộ giữa các nhóm công nghệ trên. Mặt khác, những phát hiện cũng còn chỉ ra lĩnh vực công nghiệp dầu khí đã tạo ra những đổi mới sáng táo giá trị cao ngang bằng với chuyển đổi năng lượng rộng lớn hơn, điều này thể hiện tốc độ tăng trưởng hằng năm trung bình là 24,9% cho CCMT đột phá và 21,4% công nghệ CCMT duy trì so với mức trung bình 24,6% của CCMT toàn cầu. Tất cả các những phát hiện trên cũng nêu bật một giai đoạn chuyển tiếp đang diễn ra với dấu hiệu của sự phân định ranh giới trong tương lai trong chiến lược công nghệ được coi như là một kết quả của những cuộc điều tra khi mà các đề xuất đã được xác định cho các nghiên cứu phát triển tiếp theo.

XII. Vai trò của công nghệ và quản lý năng lượng trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí

Hiện vai trò của công nghệ và quản lý năng lượng trong lĩnh vực công nghệ dầu khí là rất quan trọng vì chúng cũng đóng một vai trò thiết yếu trong việc nâng cao hiệu quả, cắt giảm chi phí, cải thiện an toàn và giảm thiểu tác động tới môi trường. Các khía cạnh then chốt không bị giới hạn đối với việc thăm dò và sản xuất, quản lý bể hồ chứa, tối ưu hóa sản xuất, an toàn và những cân nhắc về môi trường. Theo báo cáo của Global Market Insights về thị trường toàn cầu, lĩnh vực công nghiệp dầu khí được kỳ vọng chi tiêu khoảng 64,2 tỷ USD cho công nghệ số vào năm 2025, điều này dẫn đến gia tăng hiệu quả và giảm thiểu chi phí một cách đáng kể.

Việc ứng dụng các công nghệ tiên tiến như IoT và các cảm biến tiên tiến trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí được dự báo sẽ đạt quy mô thị trường trị giá 30,57 tỷ USD (2026), với tốc độ tăng trưởng CAGR là 7,2% từ năm 2019 đến năm 2026, theo một báo cáo của Allied Market Research. Một cuộc thăm dò khảo sát do Accenture PLC thực hiện đối với nhiều CEO dầu khí đều nhận thấy có tới 96% số CEO khi trả lời đều tin tưởng công nghệ số sẽ rất quan trọng cho sự thành công trong tương lai của công ty họ và với 75% số CEO khác lại kỳ vọng công nghệ số sẽ thay đổi hoạt động của mô hình hoạt động của công ty họ trong vòng từ ba đến năm năm tới. Theo IEA, các công nghệ số như phân tích dữ liệu, học máy và tự động hóa đều có tiềm năng cắt giảm khí thải nhà kính GHG trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí lên tới 1,3 gigatons (Gt) đến năm 2025. Tất cả những số liệu thống kê này nhấn mạnh tầm quan trọng ngày càng tăng của công nghệ và quản lý năng lượng trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí hiện đang được đầu tư đáng kể và có tiềm năng phát triển, góp phần nâng cao hiệu quả hoạt động và tính bền vững.

XIII. Tương lai của công nghệ trong quản lý năng lượng ở lĩnh vực công nghiệp dầu khí

Hiện tiến bộ công nghệ trong quản lý năng lượng trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí dự báo ​​sẽ có nhiều tác động tích cực thông qua việc sử dụng AI và phân tích nâng cao có thểgiúp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng, xác định các hiệu quả cải thiện và giảm thiểu lãng phí tài chính và nguồn tài nguyên. Các thiết bị và cảm biến IoT có thể cung cấp thông tin chi tiết theo thời gian thực về mức tiêu thụ năng lượng và cải thiện sự an toàn. Năng lượng tái sinh, chẳng hạn như các tấm pin mặt trời và turbine gió, đang ngày càng trở nên phổ biến hơn và nổi bật trong lĩnh vực năng lượng tái tạo, giúp giảm tác động môi trường và tiết kiệm chi phí. Theo các báo cáo nghiên cứu gần đây, việc ứng dụng AI trong lĩnh vực dầu mỏ và thị trường khí đốt toàn cầu được dự báo sẽ với tốc độ tăng trưởng CAGR là 12,66%, trong khi IoT trong thị trường dầu khí dự báo cũng ​​đạt mức 39,40 tỷ USD (2023). Đầu tư vào năng lượng tái tạo trong lĩnh vực công nghiệp được dự báo cũng sẽ đạt mức 15 tỷ USD (2025). Sự tích hợp của công nghệ số có thể giúp giảm chi phí ít nhất 10% và phát thải khí nhà kính GHG lên tới 70% trong vòng năm năm tới đây.

XIV. Kết luận

Đối với những tiến bộ trong công nghệ tiên tiến đã cách mạng hóa lĩnh vực công nghiệp dầu khí, đặc biệt là trong quản lý năng lượng. Tất cả những tiến bộ đã giúp nâng cao hiệu quả sản xuất, giảm thiểu chi phí và gia tăng tính bền vững. Quản lý năng lượng hiệu quả là điều cần thiết để tối đa hóa lợi nhuận và giảm thiểu tác động môi trường. Công nghệ tiến tiến cũng cho phép quản lý thực tiễn năng lượng tốt hơn, trong khi quản lý năng lượng chiến lược giúp hỗ trợ phát triển và ứng dụng các công nghệ tiên tiến. Đây là những mối quan hệ cộng sinh nhấn mạnh tầm quan trọng của một cách tiếp cận tổng thể hợp lý hóa công nghệ, quy trình quản lý năng lượng và tăng cường các biện pháp an toàn cũng như cải thiện hoạt động sản xuất hiệu quả. Điều này cũng góp phần vào sự bền vững và bảo tồn môi trường. Khi lĩnh vực công nghiệp dầu khí phải đối mặt với áp lực cắt giảm khí thải carbon và đa dạng hóa các nguồn năng lượng, nâng cao công nghệ tiến tiến cho phép phát triển năng lượng sạch hơn và hơn thế nữa là các lựa chọn thay thế bền vững. Nhìn về phía trước, những tiến bộ trong phân tích dữ liệu, trí tuệ nhân tạo và tự động hóa sẽ cách mạng hóa việc quản lý năng lượng trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí. Công nghệ và quản lý năng lượng không thể tách rời nhau trong lĩnh vực công nghiệp dầu khí và việc nắm bắt các công nghệ tiên tiến sẽ là điều cần thiết để điều hướng quá trình chuyển đổi năng lượng.

Tuấn Hùng

Researchgate