Đô thị thông minh (ĐTTM) không chỉ là đô thị được số hóa bằng cảm biến, camera, trung tâm điều hành hay nền tảng dữ liệu, mà phải có khả năng tối ưu năng lượng, giảm phát thải carbon, nâng cao chất lượng sống và thích ứng với biến đổi khí hậu [2], [8].
Bài viết đề xuất khung “Đô thị năng lượng xanh thông minh” như một hướng tiếp cận tích hợp giữa quy hoạch đô thị, chuyển dịch năng lượng, công trình xanh, giao thông xanh, hạ tầng thích ứng khí hậu và quản trị dữ liệu carbon. Trọng tâm là bổ sung lớp “năng lượng – carbon – dữ liệu” xuyên suốt quá trình lập quy hoạch, phát triển hạ tầng, thiết kế và cải tạo đô thị, cũng như vận hành ĐTTM. Khung tiếp cận này góp phần định hướng các đô thị Việt Nam phát triển theo hướng carbon thấp, xanh, thông minh, thích ứng khí hậu và phù hợp với mục tiêu trung hòa carbon quốc gia [4], [10].
Đặt vấn đề
Thế giới đang bước vào giai đoạn phát triển đô thị mới, trong đó năng lượng, carbon và khả năng chống chịu khí hậu trở thành các biến số trung tâm của quy hoạch và quản trị đô thị [8], [10]. Nếu trong giai đoạn đầu, ĐTTM thường được nhận diện thông qua các giải pháp số hóa như cảm biến, camera, trung tâm điều hành thông minh, nền tảng dữ liệu và dịch vụ công trực tuyến, thì giai đoạn hiện nay đặt ra yêu cầu cao hơn: đô thị phải vận hành hiệu quả hơn, tiêu thụ ít năng lượng hơn, phát thải ít hơn, thích ứng tốt hơn với rủi ro khí hậu và tạo lập môi trường sống chất lượng hơn cho người dân [2], [8].
Đối với Việt Nam, yêu cầu này không còn là xu hướng xa. Quá trình đô thị hóa nhanh, gia tăng dân số đô thị, mở rộng diện tích sàn xây dựng, phát triển khu đô thị mới, khu công nghiệp, trung tâm thương mại, dịch vụ, giao thông cơ giới và nhu cầu điều hòa không khí đang làm gia tăng mạnh phụ tải năng lượng đô thị. Cùng với đó, nhiều đô thị đang đối mặt với đảo nhiệt đô thị, ngập úng, suy giảm cây xanh – mặt nước, ô nhiễm không khí, quá tải hạ tầng và rủi ro khí hậu ngày càng rõ nét [1], [11]. Nếu tiếp tục phát triển theo lối “mở rộng không gian trước, bổ sung năng lượng sau”, các đô thị sẽ khó đạt được mục tiêu xanh, thông minh, thích ứng khí hậu và trung hòa carbon [3], [4].
Hình 1 cho thấy, hạ tầng đô thị vừa là động lực phát triển, vừa là khu vực tiêu thụ lớn tài nguyên, năng lượng và phát sinh phát thải. Vì vậy, chuyển đổi đô thị theo hướng xanh, thông minh và carbon thấp cần bắt đầu từ cách quy hoạch, xây dựng và vận hành hạ tầng đô thị. Trong bối cảnh đó, quy hoạch đô thị không thể chỉ dừng lại ở tổ chức sử dụng đất, phân khu chức năng, mạng lưới giao thông và hệ thống hạ tầng kỹ thuật truyền thống. Quy hoạch đô thị thế hệ mới cần tích hợp đồng thời 3 logic: không gian – năng lượng – dữ liệu. Nói cách khác, năng lượng thông minh (NLTM) cần được nhìn nhận như một lớp cấu trúc của quy hoạch đô thị, tương tự như giao thông, cấp nước, thoát nước, cây xanh, mặt nước hay sử dụng đất. Đây là điểm chuyển quan trọng từ “ĐTTM số hóa” sang “ĐTTM tối ưu năng lượng” [2], [5].
Nghiên cứu tiếp cận hạ tầng năng lượng thông minh không chỉ như một cấu phần kỹ thuật của ngành điện, mà như một nền tảng để tổ chức lại mô hình phát triển đô thị theo hướng carbon thấp. Trên cơ sở phân tích xu hướng quốc tế, khung chính sách trong nước và yêu cầu thực tiễn của đô thị Việt Nam, bài viết đề xuất khung tiếp cận “Đô thị năng lượng xanh thông minh” với 5 lớp tích hợp, nhằm bổ sung chiều cạnh “năng lượng – carbon – dữ liệu” vào quy hoạch và quản trị đô thị carbon thấp ở Việt Nam.
Phương pháp tiếp cận
Bài viết sử dụng phương pháp tổng quan tài liệu chính sách, phân tích xu hướng quốc tế và tổng hợp mô hình lý luận – ứng dụng. Các tài liệu chính sách được xem xét gồm Nghị quyết số 06-NQ/TW về phát triển bền vững đô thị Việt Nam; Nghị định số 269/2025/NĐ-CP về phát triển ĐTTM; Chiến lược quốc gia về tăng trưởng xanh; Chiến lược quốc gia về biến đổi khí hậu; Quy hoạch điện VIII; Chương trình quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả; cùng các quy chuẩn liên quan đến công trình sử dụng năng lượng hiệu quả.
Bên cạnh đó, bài viết tham chiếu một số mô hình quốc tế như đô thị nén, phát triển đô thị theo định hướng giao thông công cộng (TOD), đô thị 15 phút, đô thị bọt biển, khu đô thị phát thải thấp, khu đô thị năng lượng dương, bản sao số đô thị/bảng điều khiển carbon. Các mô hình này được phân tích nhằm rút ra những nguyên tắc chung có thể vận dụng phù hợp với bối cảnh Việt Nam [8], [10].
Trên cơ sở đó, khung tiếp cận “Đô thị năng lượng xanh thông minh” được xây dựng theo hướng tích hợp 5 lớp: không gian đô thị; công trình và khu chức năng; năng lượng thông minh; giao thông xanh; dữ liệu và quản trị carbon. Đây là khung gợi mở nhằm bổ sung lớp “năng lượng – carbon – dữ liệu” trong quy hoạch, phát triển và vận hành ĐTTM ở Việt Nam.
Cơ sở chính sách và yêu cầu tích hợp năng lượng trong quy hoạch đô thị Việt Nam
Trong những năm gần đây, định hướng phát triển đô thị Việt Nam đã chuyển từ ưu tiên mở rộng không gian sang nâng cao chất lượng đô thị, sử dụng hiệu quả tài nguyên, thích ứng khí hậu và giảm phát thải. Nghị quyết số 06-NQ/TW đặt ra yêu cầu phát triển hệ thống đô thị đồng bộ, hiện đại, bền vững, có khả năng chống chịu và sử dụng tiết kiệm tài nguyên [1]. Nghị định số 269/2025/NĐ-CP về phát triển ĐTTM tiếp tục mở rộng nội hàm ĐTTM theo hướng lấy dữ liệu, nền tảng số, quản trị tích hợp và hiệu quả vận hành làm công cụ nâng cao chất lượng phát triển đô thị [2].
Cùng với đó, Chiến lược quốc gia về tăng trưởng xanh, Chiến lược quốc gia về BĐKH, Quy hoạch điện VIII và Chương trình quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả đã hình thành khung định hướng tương đối thống nhất: phát triển đô thị phải gắn với chuyển dịch năng lượng, sử dụng hiệu quả tài nguyên, giảm cường độ carbon và nâng cao chất lượng sống. Điều này cho thấy năng lượng đô thị không còn là nội dung riêng của ngành điện, mà cần được lồng ghép vào quy hoạch không gian, phát triển hạ tầng, quản lý công trình, tổ chức giao thông và quản trị đô thị.
Đô thị là nơi tập trung dân cư, công trình, dịch vụ, giao thông và các hoạt động tiêu dùng có cường độ năng lượng lớn. Khu vực công trình xây dựng như nhà ở cao tầng, trung tâm thương mại, khách sạn, bệnh viện, trường học và công sở tiêu thụ nhiều điện cho chiếu sáng, điều hòa không khí, thông gió, thang máy và thiết bị vận hành. Đồng thời, đây cũng là khu vực còn dư địa tiết kiệm đáng kể nếu áp dụng đồng bộ quy chuẩn sử dụng năng lượng hiệu quả, thiết kế thụ động, vật liệu phù hợp, thiết bị hiệu suất cao và quản lý năng lượng thông minh [6], [7].
Giao thông đô thị cũng trở thành nguồn tiêu thụ năng lượng và phát thải lớn do gia tăng phương tiện cá nhân, đô thị lan tỏa, khoảng cách đi lại dài và tỷ lệ giao thông công cộng còn hạn chế. Bên cạnh đó, hình thái đô thị thiếu cây xanh, mặt nước, hành lang thông gió, vật liệu phản xạ nhiệt và không gian đi bộ sẽ làm gia tăng đảo nhiệt, kéo theo nhu cầu làm mát và phụ tải điện cực đại. Vì vậy, bài toán năng lượng đô thị không thể chỉ giải quyết bằng tăng nguồn cung điện hoặc bổ sung công nghệ sau quy hoạch, mà cần được xử lý từ cấu trúc không gian, mật độ phát triển, mô hình giao thông, thiết kế công trình, hạ tầng xanh và nền tảng dữ liệu quản trị đô thị.
Xu hướng gia tăng năng lượng tái tạo cùng với phụ tải điện đô thị cho thấy bài toán năng lượng không thể chỉ xử lý ở cấp nguồn điện. Quy hoạch đô thị cần tham gia quản lý nhu cầu, phân bố phụ tải, tích hợp năng lượng tái tạo tại chỗ, lưu trữ và dữ liệu vận hành, qua đó hỗ trợ chuyển dịch sang mô hình đô thị carbon thấp.
Có thể thấy, các căn cứ chính sách hiện nay đã tạo nền tảng quan trọng để đưa hạ tầng năng lượng thông minh vào quy hoạch đô thị như một yêu cầu phát triển mới. Vấn đề quan trọng là chuyển các định hướng này thành tiêu chí, công cụ và quy trình cụ thể trong đồ án quy hoạch, chương trình phát triển đô thị và vận hành ĐTTM.
Xu hướng quốc tế về đô thị xanh, thông minh và Net Zero
Các chương trình nghị sự quốc tế về đô thị bền vững đều nhấn mạnh vai trò của đô thị trong ứng phó biến đổi khí hậu, giảm phát thải và nâng cao chất lượng sống. New Urban Agenda của UN-Habitat đặt đô thị hóa bền vững trong mối liên hệ với chất lượng sống, việc làm, công bằng xã hội, khả năng chống chịu và bảo vệ môi trường [8]. Trong lĩnh vực năng lượng, điều này có nghĩa là quy hoạch đô thị phải góp phần giảm nhu cầu di chuyển, giảm tiêu thụ năng lượng công trình, tăng hiệu quả sử dụng tài nguyên và tạo điều kiện cho các mô hình năng lượng sạch.
Một số mô hình đô thị tiêu biểu đang được nhiều quốc gia quan tâm có thể kể đến như đô thị nén và TOD, đô thị 15 phút, đô thị bọt biển, vùng đô thị phát thải thấp, khu đô thị năng lượng dương, bản sao số đô thị và bảng điều khiển carbon. Các mô hình này cho thấy năng lượng đô thị không thể chỉ giải quyết bằng tăng nguồn cung điện, mà phải được xử lý ngay từ cấu trúc không gian, tổ chức giao thông, thiết kế công trình, hạ tầng xanh và dữ liệu quản trị. Đô thị nén và TOD giảm phụ thuộc vào xe cá nhân; đô thị 15 phút rút ngắn nhu cầu di chuyển; đô thị bọt biển góp phần hạ nhiệt, giảm ngập và giảm nhu cầu làm mát; khu đô thị phát thải thấp hoặc năng lượng dương thúc đẩy năng lượng tái tạo, lưu trữ và chia sẻ năng lượng tại chỗ. Trong khi đó, bản sao số đô thị và bảng điều khiển carbon giúp giám sát, dự báo và tối ưu vận hành theo thời gian thực.
Nhìn chung, các mô hình này thể hiện sự chuyển dịch từ “đô thị thông minh thiên về công nghệ” sang “đô thị xanh thông minh dựa trên hiệu quả vận hành”, hướng tới giảm tiêu thụ năng lượng, giảm phát thải carbon và nâng cao chất lượng sống đô thị.
Khung tiếp cận đô thị năng lượng xanh thông minh
Từ các xu hướng quốc tế và yêu cầu thực tiễn trong nước, có thể đề xuất mô hình Đô thị năng lượng xanh thông minh như một hướng tiếp cận tích hợp giữa quy hoạch đô thị, chuyển đổi năng lượng, chuyển đổi số và thích ứng khí hậu [2]. Mô hình này không xem hạ tầng năng lượng là một hệ thống kỹ thuật tách rời, mà là một cấu phần cốt lõi trong tổ chức không gian đô thị, vận hành hạ tầng và quản trị phát triển carbon thấp [5].
Về nguyên tắc, mô hình cần được xây dựng trên bốn định hướng cơ bản. Thứ nhất, tích hợp quy hoạch đô thị với quy hoạch năng lượng, trong đó phân bố không gian, mật độ, chức năng, giao thông, cây xanh, mặt nước và hạ tầng kỹ thuật được xem xét đồng thời với nhu cầu năng lượng và khả năng giảm phát thải. Thứ hai, lấy mục tiêu sử dụng năng lượng hiệu quả và giảm phát thải carbon làm tiêu chí xuyên suốt trong lập quy hoạch, thiết kế đô thị, thiết kế công trình và quản lý vận hành [6], [7]. Thứ ba, ứng dụng dữ liệu số, AI, IoT và bản sao số đô thị trong giám sát, dự báo, tối ưu vận hành và kiểm soát carbon. Thứ tư, tăng cường khả năng chống chịu trước BĐKH thông qua hạ tầng xanh, hạ tầng xanh lam và các giải pháp dựa vào tự nhiên [8], [10].
Mô hình đề xuất không xem các cấu phần đô thị là những hợp phần tách rời, mà tổ chức chúng theo các lớp tích hợp có quan hệ chặt chẽ với nhau. Hình dưới đây cho thấy năm lớp cốt lõi của “Đô thị năng lượng xanh thông minh” và vai trò của từng lớp trong việc hướng tới đô thị carbon thấp, thích ứng khí hậu và chất lượng sống cao.
Điểm quan trọng của mô hình là không thay thế hệ thống quy hoạch hiện hành, mà bổ sung một lớp “năng lượng – carbon – dữ liệu” xuyên suốt các đồ án quy hoạch, chương trình phát triển đô thị và dự án đầu tư xây dựng. Nếu lớp này được tích hợp ngay từ giai đoạn đầu, quy hoạch đô thị sẽ không chỉ trả lời câu hỏi “không gian đô thị được tổ chức và sử dụng ra sao”, mà còn trả lời các câu hỏi mới: đô thị sẽ tiêu thụ bao nhiêu năng lượng, phát thải bao nhiêu carbon, có thể sản xuất năng lượng sạch tại chỗ ở mức nào, khu vực nào cần ưu tiên cải tạo và hiệu quả vận hành được giám sát ra sao.
Khả năng áp dụng mô hình đô thị năng lượng xanh thông minh tại Việt Nam
Để triển khai mô hình “Đô thị năng lượng xanh thông minh” tại Việt Nam, cần chuyển từ quy hoạch theo từng ngành riêng lẻ sang quy hoạch tích hợp theo không gian, dữ liệu và mục tiêu phát thải. Các đô thị lớn, đô thị mới, khu đô thị TOD, khu công nghiệp – đô thị – dịch vụ, khu vực tái thiết đô thị và trung tâm hành chính mới có thể được lựa chọn làm không gian thí điểm.
Đối với các đô thị trung tâm, cần từng bước hình thành bộ chỉ số năng lượng và carbon trong quy hoạch, gồm: mật độ phát triển gắn với giao thông công cộng, tiềm năng điện mặt trời mái nhà, tỷ lệ công trình xanh, mức tiêu thụ năng lượng công trình, tỷ lệ giao thông công cộng, giao thông xanh và giao thông điện. Trong đó, cần chú trọng hạ tầng sạc xe điện và điện hóa phương tiện công cộng. Các chỉ số này cần được lồng ghép vào chương trình phát triển đô thị, quy hoạch và thiết kế đô thị.
Đối với các khu đô thị mới, có thể thí điểm các mô hình khu đô thị phát thải thấp, khu đô thị năng lượng dương, đô thị 15 phút, đô thị bọt biển và bảng điều khiển carbon. Đây là quy mô phù hợp để kiểm nghiệm giải pháp kỹ thuật, cơ chế tài chính, mô hình quản lý vận hành và sự tham gia của cộng đồng trước khi nhân rộng.
Ở cấp công trình, cần đẩy mạnh công trình xanh, công trình sử dụng năng lượng hiệu quả, thiết kế thụ động, vật liệu carbon thấp, quản lý năng lượng tòa nhà và điện mặt trời mái nhà. Với các công trình hiện hữu như công sở, bệnh viện, trường học, khách sạn, trung tâm thương mại và chung cư, cần có chương trình cải tạo năng lượng nhằm giảm chi phí vận hành và phát thải dài hạn.
Ở cấp quản trị, cần phát triển nền tảng dữ liệu đô thị tích hợp thông tin về năng lượng, giao thông, công trình, môi trường, khí hậu và phát thải carbon. Dữ liệu không chỉ phục vụ giám sát, mà còn hỗ trợ dự báo, cảnh báo, điều phối phụ tải, đánh giá hiệu quả đầu tư và kiểm soát mục tiêu phát triển carbon thấp. Từ các cấp độ áp dụng nêu trên, có thể khái quát một số nhóm nhiệm vụ ưu tiên nhằm đưa mô hình vào thực tiễn như sau.
Như vậy, “Đô thị năng lượng xanh thông minh” không chỉ là mô hình kỹ thuật, mà là một phương thức phát triển đô thị mới. Nếu được triển khai có lộ trình, mô hình này có thể giúp các đô thị Việt Nam giảm phát thải, sử dụng năng lượng hiệu quả hơn, tăng khả năng chống chịu khí hậu và tiến gần hơn tới mục tiêu tăng trưởng xanh, phát triển bền vững và trung hòa carbon.
Kết luận
Hạ tầng năng lượng thông minh không chỉ là cấu phần kỹ thuật của ngành điện. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu, tăng trưởng xanh và Net Zero, hạ tầng này cần trở thành nền tảng để tổ chức lại mô hình phát triển đô thị. Một đô thị xanh không chỉ có cây xanh, mặt nước hay công trình đẹp, mà phải tiêu thụ ít năng lượng hơn, sử dụng năng lượng sạch hơn, vận hành linh hoạt hơn và có năng lực chống chịu tốt hơn.
Đối với Việt Nam, quá trình đô thị hóa vẫn tiếp diễn, nhiều đô thị mới, khu công nghiệp, khu dịch vụ và hạ tầng giao thông đang được đầu tư. Nếu tích hợp hạ tầng năng lượng thông minh ngay từ giai đoạn quy hoạch, các đô thị có thể hạn chế phát triển carbon cao, giảm chi phí vận hành và kiểm soát tốt hơn các rủi ro hạ tầng trong dài hạn.
Tương lai của ĐTTM không nằm ở số lượng cảm biến hay nền tảng số, mà ở năng lực tối ưu tài nguyên, giảm phát thải carbon và nâng cao chất lượng sống. ĐTTM chỉ thực sự có ý nghĩa khi đồng thời là đô thị xanh, thích ứng khí hậu và có trách nhiệm với mục tiêu trung hòa carbon quốc gia. Do đó, tích hợp hạ tầng năng lượng thông minh vào quy hoạch đô thị là điều kiện quan trọng để Việt Nam phát triển hệ thống đô thị xanh, thông minh, thích ứng khí hậu và hướng tới mục tiêu Net Zero.
PGS.TS.KTS Nguyễn Vũ Phương – Học viện Chiến lược, Bồi dưỡng cán bộ xây dựng – ACST (Bộ Xây dựng)
