Một người dân hoặc doanh nghiệp tại Singapore trung bình chỉ phải chịu 12,1 giây mất điện mỗi năm trong giai đoạn 2021-2025. Con số này đưa đảo quốc sánh ngang với Bắc Kinh, Melbourne, Munich hay Tokyo - những nơi sở hữu hệ thống điện có độ tin cậy cao nhất thế giới.

Theo tờ The Straits Times, phía sau thành tích tưởng như đơn giản ấy là một hệ thống vận hành phức tạp, nơi hàng nghìn km cáp điện được thay thế trước khi xuống cấp, lưới điện liên tục được giám sát bằng cảm biến thông minh và mọi kế hoạch mở rộng đô thị đều được tính toán nhiều năm trước khi công trình đầu tiên được xây dựng.

Cuộc chạy đua thay thế hạ tầng cũ

Những công trình đào đường thường khiến người tham gia giao thông cảm thấy bất tiện. Tuy nhiên, phía sau các rào chắn là đội ngũ kỹ sư đang từng mét đào lên những tuyến cáp điện đã phục vụ suốt hàng chục năm để thay thế trước khi chúng có nguy cơ hỏng hóc.

R Bharath Ram, kỹ sư điều hành 30 tuổi thuộc nhóm Đổi mới tài sản của SP Group, là một trong những người đảm nhiệm công việc này. Mỗi ngày, anh có mặt tại một công trường khác nhau trên khắp Singapore để giám sát việc thay mới các tuyến cáp điện ngầm.

Theo anh Bharath, tuổi thọ trung bình của cáp điện vào khoảng 30-40 năm. Vì vậy, việc thay thế chủ động giúp giảm thiểu nguy cơ xảy ra các sự cố bất ngờ có thể làm gián đoạn nguồn điện.

Trước khi thi công, nhóm kỹ sư phải khảo sát hiện trường, đào hố thử nghiệm và phối hợp với nhiều cơ quan để đánh giá điều kiện dưới lòng đất cũng như hạn chế ảnh hưởng đến cư dân và giao thông.

Mỗi địa điểm đều có những thách thức riêng. Một đoạn cáp dài khoảng 500m thường mất khoảng sáu tháng để thay thế, nhưng cũng có dự án kéo dài gần một năm. Tại Toa Payoh, tuyến cáp phải điều chỉnh hướng hai lần sau khi quá trình đào bới phát hiện nhiều công trình ngầm ngoài dự kiến.

Tuyến cáp cũ được lắp đặt từ những năm 1980, thời điểm hạ tầng ngầm của Singapore còn khá đơn giản. Sau nhiều thập kỷ phát triển, không gian dưới lòng đất đã trở nên dày đặc với đủ loại đường ống và hệ thống kỹ thuật, khiến việc thay thế hiện nay phức tạp hơn rất nhiều.

Công việc ngoài hiện trường cũng đối mặt với điều kiện thời tiết ngày càng khắc nghiệt. Những trận mưa lớn buộc đội thi công phải liên tục bơm nước khỏi hố đào, trong khi nhiệt độ cao khiến công nhân phải tuân thủ quy định nghỉ giải lao và kiểm tra sức khỏe định kỳ. Một số hố đào sâu tới 4m cũng đòi hỏi các biện pháp bảo hộ nghiêm ngặt hơn.

Hiện Singapore sở hữu khoảng 28.000 km cáp điện ngầm, đủ để kéo dài từ đảo quốc đến thành phố San Francisco (Mỹ) rồi quay trở lại.

Lập kế hoạch cho một thành phố chưa hình thành

Trong khi các kỹ sư ngoài hiện trường thay thế hạ tầng cũ, bộ phận Quy hoạch và Chiến lược tài sản của SP Group lại chuẩn bị cho những khu dân cư, trường học, nhà máy và văn phòng còn chưa được xây dựng.

Lim Huang Huang, Phó giám đốc quy hoạch phân phối điện, cho biết công việc của bà trải dài từ các kế hoạch chỉ mất vài tuần, như kết nối hệ thống chiếu sáng công cộng, đến những dự án kéo dài nhiều năm, chẳng hạn xây dựng hạ tầng sạc xe điện hoặc cấp điện cho các khu nhà ở mới.

Ngoài việc bảo đảm nguồn điện cho các công trình tương lai, nhóm của bà còn phải tính toán việc mở rộng và nâng cấp toàn bộ lưới điện để đáp ứng nhu cầu ngày càng lớn của nền kinh tế.

Trong vài năm gần đây, Singapore chứng kiến sự phát triển mạnh của các nhà máy sản xuất chip, trung tâm dữ liệu cùng số lượng xe điện và xe buýt điện ngày càng tăng. Những lĩnh vực này đòi hỏi hạ tầng điện có công suất lớn hơn đáng kể so với trước.

Ở chiều ngược lại, nguồn cung điện cũng thay đổi khi điện mặt trời ngày càng phổ biến. Nếu trước đây điện chỉ truyền theo một chiều từ nhà máy đến người tiêu dùng, thì hiện nay điện từ các hệ thống pin mặt trời trên mái nhà và hệ thống lưu trữ năng lượng cũng được đưa ngược trở lại lưới điện, khiến việc vận hành trở nên phức tạp hơn.

Theo bà Lim, trước đây nhiệm vụ chủ yếu là đưa điện đến khách hàng, còn hiện nay phải đồng thời tính toán cả dòng điện quay trở lại hệ thống. Bên cạnh đó, quỹ đất hạn chế và mật độ hạ tầng ngày càng dày đặc cũng khiến việc quy hoạch trở nên khó khăn hơn nhiều so với thời điểm bà bắt đầu công việc cách đây 12 năm.

Một trong những dự án mà Lim tự hào nhất là triển khai hạ tầng sạc xe điện tại hơn 740 bãi đỗ xe ngoài trời của Cơ quan Phát triển Nhà ở Singapore (HDB). Thành quả này được hoàn thành vào năm 2025 sau ba năm phối hợp giữa SP Group, Cơ quan Giao thông đường bộ và các đơn vị vận hành trạm sạc. Giai đoạn tiếp theo nhằm mở rộng hạ tầng sạc đến toàn bộ bãi đỗ xe công cộng vẫn đang được triển khai.

Lưới điện thông minh với những "đôi mắt" 24/7

Bên cạnh việc thay thế hạ tầng cũ, SP Group còn sử dụng các cảm biến thông minh để theo dõi tình trạng lưới điện theo thời gian thực.

Nhóm Phân tích và Giám sát tài sản chịu trách nhiệm theo dõi dữ liệu từ mạng lưới cảm biến được lắp đặt trên các thiết bị điện trọng yếu từ năm 2020. Khi phát hiện dấu hiệu bất thường, hệ thống sẽ ngay lập tức gửi cảnh báo để kỹ sư có thể xử lý trước khi sự cố phát triển thành mất điện diện rộng.

Nhờ phát hiện sớm các nguy cơ, thời gian phản ứng của đơn vị đã được rút ngắn đáng kể, đồng thời nâng cao độ tin cậy của toàn bộ lưới điện.

Việc ứng dụng cảm biến cũng thay đổi cách bảo trì truyền thống. Thay vì kiểm tra định kỳ toàn bộ thiết bị, các kỹ sư chỉ tập trung vào những vị trí thực sự cần thiết dựa trên dữ liệu thời gian thực. Điều này giúp SP Group tiết kiệm khoảng 1.000 giờ công mỗi năm, đồng thời giảm khối lượng công việc ngoài hiện trường cho nhân viên.

Chuẩn bị cho hệ thống điện của tương lai

Theo ông Vigneswaran Sellakannu, Trưởng bộ phận Quy hoạch, Chiến lược và Chuyển đổi lưới điện của SP Group, nhu cầu năng lượng của Singapore sẽ tiếp tục thay đổi khi quốc gia này hướng tới mục tiêu phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050.

Để đáp ứng quá trình chuyển đổi, SP Group đang thử nghiệm nhiều công nghệ mới như hệ thống pin lưu trữ năng lượng, nền tảng quản lý nguồn năng lượng phân tán, các nhà máy điện ảo và trí tuệ nhân tạo (AI).

Các nhà máy điện ảo có khả năng tự động điều phối điện từ nhiều nguồn khác nhau như pin mặt trời và hệ thống lưu trữ, quyết định theo thời gian thực liệu nguồn điện sẽ được đưa lên lưới, tích trữ hay sử dụng ngay tùy theo nhu cầu.

Trong tương lai, SP Group cùng Cơ quan Quản lý Thị trường Năng lượng Singapore cũng hướng tới xây dựng các mô hình "bản sao số" quy mô lớn của toàn bộ lưới điện. Những mô hình này sẽ được sử dụng để mô phỏng, kiểm tra khả năng chịu tải và đánh giá các kịch bản vận hành trước khi áp dụng ngoài thực tế.

Theo ông Vigneswaran, AI sẽ ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ con người đưa ra quyết định, từ lập kế hoạch, bảo trì tài sản đến xử lý sự cố nhanh hơn, đồng thời nâng cao hiệu quả vận hành và chất lượng dịch vụ. Tuy nhiên, cùng với công nghệ, yếu tố con người vẫn giữ vai trò then chốt. Vì vậy, SP Group đang phối hợp với công đoàn để đào tạo lại lực lượng lao động, giúp họ thích ứng với những thay đổi của hệ thống điện trong tương lai.

Sau nhiều thập kỷ liên tục đầu tư vào hạ tầng, quy hoạch và số hóa, Singapore không chỉ duy trì một trong những lưới điện ổn định nhất thế giới mà còn chuẩn bị sẵn sàng cho giai đoạn chuyển đổi năng lượng với nhu cầu ngày càng lớn và đa dạng hơn.