Sự chuyển dịch của kinh tế toàn cầu sang mô hình kinh tế số đã đưa dữ liệu trở thành nguồn lực cốt lõi của phát triển kinh tế - xã hội. Tuy nhiên, sự gia tăng nhanh chóng của các trung tâm dữ liệu (TTDL) đang tạo áp lực lớn về tiêu thụ năng lượng, khai thác tài nguyên nước và phát thải khí nhà kính, từ đó đặt ra những thách thức đáng kể đối với mục tiêu phát triển bền vững. Trong bối cảnh này, phát triển TTDL theo hướng xanh, sử dụng hiệu quả tài nguyên và giảm phát thải trở thành xu hướng tất yếu, đồng thời là thành tố quan trọng trong chiến lược phát triển kinh tế số.

Bối cảnh thế giới về TTDL

Theo Persistence Market Research (PMR), tổng số TTDL trên toàn cầu năm 2025 đạt khoảng 11.986 trung tâm, tăng khoảng 30% so với năm 2023 (khoảng 9.000 trung tâm). Trong đó, các TTDL phân bố không đồng đều giữa các khu vực, tập trung chủ yếu tại Bắc Mỹ (chiếm 48% tổng số toàn cầu); tiếp theo là Châu Âu (28%); Châu Á - Thái Bình Dương (15%); Nam Mỹ (6%) và Châu Đại Dương (3%). Cơ cấu này cho thấy sự tập trung hạ tầng dữ liệu lớn tại các nền kinh tế phát triển, đồng thời phản ánh nhu cầu mở rộng lưu trữ và xử lý dữ liệu nhằm đáp ứng sự phát triển mạnh của nền tảng số, điện toán đám mây và các ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong kỷ nguyên kinh tế số.

Tỷ lệ phân bố TTDL trên toàn thế giới năm 2025, chia theo các châu lục.
(Nguồn: Number of Data Centers by Country (November 2025) (Cargoson OÜ, 2026))

Sự hội tụ của các công nghệ nền tảng như trí tuệ nhân tạo (AI), điện toán đám mây và Internet vạn vật (IoT) đang thúc đẩy quá trình gia tăng mạnh mẽ của dữ liệu số trên phạm vi toàn cầu. Đặc biệt, các ứng dụng trí tuệ nhân tạo tạo sinh (Generative AI) có cường độ tiêu thụ năng lượng rất cao; theo các nghiên cứu quốc tế, một truy vấn AI tạo sinh đơn lẻ có thể tiêu tốn lượng điện năng gấp 10-100 lần so với một thao tác tìm kiếm trực tuyến thông thường, qua đó làm gia tăng nhu cầu đối với hạ tầng lưu trữ và xử lý dữ liệu.

Theo Báo cáo The State of Broadband: Our Digital World do Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) công bố, tổng lượng dữ liệu toàn cầu năm 2024 đạt 149 zettabytes, tăng lên 175 zettabytes năm 2025 và dự báo vượt 394 zettabytes vào năm 2028. Xu hướng này dẫn đến nhu cầu gia tăng số lượng hoặc mở rộng quy mô, công suất các TTDL, kéo theo mức tiêu thụ điện năng và nước ngày càng lớn. Theo Deloitte, các TTDL hiện chiếm khoảng 2% tổng lượng điện tiêu thụ toàn cầu, tương đương 536 TWh, mức tiêu thụ này dự kiến tăng khoảng 16% vào năm 2025 và có thể tăng gấp đôi vào năm 2030. Trong đó, Trung Quốc và Hoa Kỳ được dự báo chiếm gần 80% tổng mức tăng tiêu thụ điện cho TTDL trên toàn cầu vào năm 2030.

Mức tiêu thụ điện năng của TTDL theo từng khu vực, giai đoạn 2020-2030
(Nguồn: Energy demand from AI (IEA, 2025))

Để làm mát hạ tầng công nghệ thông tin (CNTT) công suất cao tại các TTDL, một lượng lớn nước đã được sử dụng. Theo báo cáo AI for Climate Change Mitigation Roadmap (Second Edition) của International Centre for Environmental Futures (ICEF), các TTDL toàn cầu đã tiêu thụ khoảng 292 triệu gallon nước mỗi ngày (xấp xỉ 1,1 triệu m³/ngày) vào năm 2022 và được dự báo có thể tăng lên khoảng 450 triệu gallon/ngày (khoảng 1,7 triệu m³/ngày) vào năm 2030, tương đương tốc độ tăng trưởng kép hằng năm (CAGR) khoảng 5,5%. Xu hướng này cho thấy hạ tầng TTDL không chỉ tạo áp lực đáng kể lên hệ thống năng lượng, mà còn đặt ra yêu cầu cấp thiết về các giải pháp làm mát tiết kiệm nước, tuần hoàn nước và tối ưu hóa hiệu suất sử dụng tài nguyên trong phát triển TTDL bền vững.

TTDL xanh và một số giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên

Trước áp lực ngày càng gia tăng về năng lượng, nước và phát thải carbon, khái niệm “TTDL xanh” (Green Data Center) được hình thành và phát triển như một định hướng tất yếu của hạ tầng số hiện đại. TTDL xanh được hiểu là TTDL được thiết kế, xây dựng và vận hành theo nguyên tắc tối ưu hóa hiệu quả sử dụng năng lượng, nước và tài nguyên, đồng thời giảm thiểu phát thải khí nhà kính trong toàn bộ vòng đời hoạt động. Việc gọi là “xanh” không chỉ phản ánh yếu tố môi trường, mà còn bao hàm yêu cầu về hiệu quả vận hành, tích hợp năng lượng tái tạo, tái sử dụng nhiệt thải và áp dụng các tiêu chuẩn quản trị năng lượng tiên tiến.

Theo Persistence Market Research, thị trường TTDL xanh toàn cầu dự kiến đạt giá trị 64,1 tỷ USD vào năm 2025 và sẽ tăng lên 211,8 tỷ USD vào năm 2032, với tốc độ tăng trưởng kép hằng năm (CAGR) được dự báo trong giai đoạn 2025-2032 là 18,6%. Những dự báo này cho thấy xu hướng đầu tư vào TTDL xanh đang gia tăng nhanh chóng, phản ánh yêu cầu cấp thiết về nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên và thực hiện các cam kết phát triển bền vững của các quốc gia và doanh nghiệp.

Quy mô thị trường TTDL xanh toàn cầu, giai đoạn 2025-2032
(Nguồn: Green Data Center Market Size, Share, and Growth Forecast, 2025-2032, (Persistence Market Research, 2025))

Trong bối cảnh phát triển bền vững trở thành yêu cầu tất yếu, một số tập đoàn công nghệ lớn trên thế giới đã triển khai các giải pháp công nghệ tiên tiến cho TTDL nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, tối ưu hóa tài nguyên và giảm thiểu tác động đến môi trường, bao gồm:

- Làm mát hiệu suất cao: Bên cạnh các phương thức truyền thống như làm mát bằng không khí hoặc nước, công nghệ làm mát bằng chất lỏng và ngâm thiết bị trong chất lỏng cách điện cho phép kiểm soát nhiệt độ chính xác và nâng cao hiệu quả vận hành. Điển hình, Microsoft đã triển khai hệ thống máy chủ làm mát bằng chất lỏng hai pha tại một TTDL ở Quincy, Washington giúp giảm mức tiêu thụ điện năng của máy chủ từ 5% đến 15%.

Microsoft sử dụng hệ thống làm mát bằng chất lỏng hai pha trong môi trường sản xuất
(Nguồn: To cool datacenter servers, Microsoft turns to boiling liquid (Microsoft, 2021))

- Quản trị TTDL dựa trên trí tuệ nhân tạo (AI) và Bản sao số (Digital Twin): Việc ứng dụng mô hình bản sao số kết hợp trí tuệ nhân tạo cho phép giám sát và tối ưu hóa theo thời gian thực các thông số vận hành như nhiệt độ, dòng khí và tải hệ thống, từ đó tự động điều chỉnh công suất và phân bổ tài nguyên phù hợp. Cách tiếp cận này giúp TTDL vận hành linh hoạt, tiết kiệm khoảng 20-40% năng lượng so với phương thức truyền thống. Theo Google, việc áp dụng công nghệ học máy DeepMind AI vào hệ thống quản lý TTDL đã giúp cắt giảm trung bình khoảng 40% năng lượng làm mát và cải thiện khoảng 15% chỉ số hiệu quả sử dụng năng lượng (PUE), góp phần nâng cao hiệu quả vận hành tổng thể của TTDL.

Hệ thống làm mát tại TTDL của Google tại cơ sở The Dalles, Oregon (Nguồn: Google)

- Tái sử dụng nhiệt thải: Nhiệt lượng phát sinh trong quá trình vận hành TTDL được thu hồi và tái sử dụng cho các mục đích năng lượng khác như sưởi ấm hoặc cấp nhiệt cho các khu vực dân cư, qua đó góp phần hình thành mô hình kinh tế tuần hoàn trong phát triển hạ tầng số. Điển hình như tại thành phố Hamina (Phần Lan), TTDL Google Hamina đã triển khai hệ thống thu hồi nhiệt thải ngay trong quá trình vận hành. Lượng nhiệt thu hồi được chuyển hướng và tích hợp vào mạng lưới sưởi ấm của địa phương, với quy mô dự kiến đáp ứng khoảng 80% nhu cầu nhiệt hằng năm của hệ thống sưởi ấm khu vực.

Hệ thống thu hồi nhiệt cho TTDL Haminan Energia và Google ở Hamina
(Nguồn: https://www.nohewa.fi/news/haminaheatrecovery)

- Tích hợp năng lượng tái tạo và lưới điện vi mô (Microgrids): các TTDL chủ động tích hợp nguồn năng lượng tái tạo như điện mặt trời, điện gió thông qua hai mô hình chủ yếu: (1) Đầu tư, xây dựng nguồn phát tại chỗ (on-site renewable energy) và (2) Ký kết hợp đồng mua bán điện trực tiếp dài hạn (Power Purchase Agreement - PPA) với các nhà máy năng lượng tái tạo. Các tập đoàn công nghệ như Google, Amazon, Microsoft đang ký kết các thỏa thuận năng lượng tái tạo quy mô lớn trên toàn cầu để giảm thiểu lượng khí thải carbon tại các TTDL tiêu thụ nhiều năng lượng. Cách tiếp cận này giúp ổn định chi phí điện năng trong dài hạn, nâng cao khả năng tự chủ năng lượng, đồng thời đáp ứng các cam kết phát triển bền vững và mục tiêu phát thải ròng bằng “0” (Net Zero).

Dự án năng lượng mặt trời Rødby Fjord, đảo Lolland, Vương quốc Đan Mạch
(Nguồn: 24/7 Carbon-Free Energy: Powering up new clean energy projects across the globe (Marc Oman and Ignacio Fernandez Stearns, 2022))

Các yêu cầu và tiêu chuẩn của một số quốc gia và tổ chức quốc tế đối với TTDL xanh

Để đo lường, đánh giá và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, hướng tới mục tiêu vận hành TTDL theo hướng bền vững và thân thiện với môi trường, nhiều tổ chức quốc tế uy tín đã xây dựng và ban hành các bộ tiêu chuẩn, khung hướng dẫn và chỉ số đánh giá chuyên biệt cho TTDL xanh, nhằm làm cơ sở cho việc thiết kế, xây dựng, vận hành và đánh giá hiệu quả năng lượng cũng như mức độ bền vững của TTDL như:

- Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) đã tiêu chuẩn hóa các chỉ số hiệu suất chính (Key Performance Indicators - KPI) đối với TTDL, được công bố trong Bộ Tiêu chuẩn quốc tế ISO/IEC 30134 “CNTT - TTDL - Các chỉ số hiệu suất chính”, bao gồm: hiệu quả sử dụng năng lượng (PUE); hệ số năng lượng tái tạo (REF); hệ số tái sử dụng năng lượng (ERF); tỷ lệ hiệu suất làm mát (CER); hiệu quả sử dụng carbon (CUE); hiệu quả sử dụng nước (WUE); hiệu quả năng lượng của thiết bị CNTT đối với máy chủ (ITEE) và mức độ sử dụng thiết bị CNTT cho máy chủ (ITEU_SV).

- Ủy ban Tiêu chuẩn Kỹ thuật Điện Châu Âu (CENELEC) đã xây dựng tiêu chuẩn hạ tầng TTDL EN 50600 theo các nhóm lĩnh vực trọng yếu. Cụ thể, EN 50600-1 đề cập các khía cạnh chung về thiết kế và yêu cầu kỹ thuật; các phần từ EN 50600-2-1 đến EN 50600-2-5 lần lượt quy định về xây dựng công trình, nguồn điện, kiểm soát môi trường, hạ tầng cáp viễn thông và an ninh; EN 50600-3-1 tập trung vào thông tin phục vụ quản lý và vận hành; EN 50600-4-1 đến EN 50600-4-3 bao gồm các quy định về chỉ số hiệu suất, chỉ số hiệu quả sử dụng năng lượng và tỷ lệ năng lượng tái tạo.

- Tổ chức tiêu chuẩn hóa Liên minh Viễn thông quốc tế (ITU) đã công bố một số tiêu chuẩn kỹ thuật liên quan đến TTDL xanh như: ITU-T L.1300 (6/2014) Những thực hành tốt nhất cho các TTDL xanh; ITU-T L.1301 (5/2015) Yêu cầu về bộ dữ liệu tối thiểu và giao diện truyền thông để quản lý năng lượng TTDL; ITU-T L.1303 (11/2018) Yêu cầu chức năng và khung công việc của hệ thống quản lý tiết kiệm năng lượng TTDL xanh; ITU-T L.1310 (9/2020) Số liệu đo và đo lường hiệu quả năng lượng đối với thiết bị TLC.

- Liên minh châu Âu (EU) đã ban hành Chỉ thị (EU) 2023/1791 ngày 13/9/2023. Theo Điều 12 của Chỉ thị, kể từ trước ngày 15/5/2024 và hằng năm sau đó, các Quốc gia Thành viên phải yêu cầu các chủ sở hữu và đơn vị vận hành TTDL có công suất CNTT lắp đặt từ 500 kW trở lên báo cáo các thông tin chủ yếu về chỉ số hiệu suất, mức tiêu thụ năng lượng, sử dụng điện, nhiệt thải, nước và năng lượng tái tạo theo tiêu chuẩn CEN/CENELEC EN 50600-4. Ủy ban Châu Âu sẽ thiết lập cơ sở dữ liệu Châu Âu về TTDL, trên cơ sở các báo cáo này sẽ đánh giá hiệu quả năng lượng của TTDL, làm cơ sở đề xuất các biện pháp pháp lý tiếp theo, bao gồm xây dựng tiêu chuẩn hiệu suất tối thiểu và đánh giá khả năng chuyển đổi sang lĩnh vực TTDL phát thải ròng bằng “0” (Net Zero).

Song song với các bộ tiêu chuẩn quốc tế, nhiều quốc gia đã tăng cường quản lý TTDL bằng các quy định pháp lý và cơ chế giám sát chặt chẽ, qua đó định hướng phát triển theo mô hình xanh và bền vững, cụ thể như:

- Đức: Năm 2023, Đức đã thông qua Đạo luật Hiệu quả năng lượng (Energy Efficiency Act - EnEfG), trong đó dành trọng tâm quản lý hiệu quả năng lượng đối với các TTDL, bao gồm: (1) Đối với quản lý năng lượng: các TTDL có mức tiêu thụ điện hằng năm trên 15 GWh sẽ được yêu cầu triển khai hệ thống quản lý năng lượng hoặc môi trường, xây dựng kế hoạch chi tiết về các biện pháp tiết kiệm năng lượng và công bố công khai; (2) Yêu cầu về hiệu quả sử dụng điện năng (PUE): các TTDL hoạt động trước ngày 01/7/2026 phải đạt PUE trung bình hằng năm ≤ 1,5 tính đến ngày 01/7/2027 và ≤ 1,3 kể từ ngày 01/7/2030; các TTDL bắt đầu hoạt động từ ngày 01/7/2026 trở đi phải đạt PUE ≤ 1,2; (3) Cung cấp điện từ năng lượng tái tạo: các nhà vận hành TTDL phải bảo đảm tối thiểu 50% điện năng tiêu thụ được bù đắp từ nguồn tái tạo từ ngày 01/01/2024 và đạt 100% từ ngày 01/01/2027.

- Singapore: Đã ban hành Tiêu chuẩn TTDL xanh SS 564 “Green Data Centres - Energy and Environmental Management Systems” vào tháng 01/2011, được xây dựng trên nền tảng ISO 50001 về hệ thống quản lý năng lượng được điều chỉnh phù hợp với điều kiện, nhu cầu thực tiễn trong nước. Tiêu chuẩn này thiết lập khuôn khổ và phương pháp triển khai nhằm hỗ trợ các TTDL cải thiện liên tục hiệu quả sử dụng năng lượng và giảm tác động môi trường; đồng thời quy định hệ thống chỉ số hiệu suất để theo dõi mức độ cải tiến và định hướng áp dụng các thực hành tối ưu trong quản lý thiết bị, hệ thống cơ điện, hạ tầng CNTT và thiết kế TTDL. Quý II/2022, Chính phủ Singapore mở lại việc tiếp nhận hồ sơ cấp phép dự án TTDL theo các tiêu chí bền vững nghiêm ngặt (sau khi tạm dừng từ năm 2019 do hạn chế về đất đai và nguồn điện). Theo đó, chỉ những dự án đáp ứng yêu cầu hiệu quả năng lượng cao, với chỉ số PUE không vượt quá 1,3 và có giải pháp giảm phát thải rõ ràng, mới được xem xét cấp phép triển khai.

- Trung Quốc: Đã ban hành Kế hoạch hành động phát triển các TTDL mới quy mô lớn vào tháng 7/2021, trong đó quy định chỉ số hiệu suất sử dụng năng lượng (PUE) phải đạt dưới 1,35 và giảm xuống thấp hơn 1,3 vào năm 2023; riêng các khu vực có khí hậu lạnh, PUE phải ít hơn 1,25. Đồng thời, ban hành Tiêu chuẩn thử nghiệm “TTDL xanh” có hiệu lực 7/2023. Tiêu chuẩn này bao gồm các tiêu chí: (1) Chỉ số PUE phải nhỏ hơn 1,4 kể từ tháng 6/2023 và giảm xuống dưới 1,3 từ năm 2025; (2) Tỷ lệ giữa lượng nước tiêu thụ hằng năm và lượng điện tiêu thụ hằng năm của thiết bị CNTT không vượt quá 2,5 lít/kWh; và (3) Tỷ lệ sử dụng năng lượng tái tạo trong tổng mức tiêu thụ năng lượng của TTDL theo lộ trình quy định, phải được nâng dần theo từng giai đoạn, đạt tối thiểu 30% vào năm 2025, 50% vào năm 2027, 75% vào năm 2030 và tiến tới 100% vào năm 2032, qua đó bảo đảm mục tiêu chuyển đổi sang vận hành TTDL xanh và phát thải ròng bằng “0” (Net Zero).

***

Những xu hướng và thách thức nêu trên cho thấy mức tiêu thụ tài nguyên của TTDL đang gia tăng ở quy mô lớn, tác động trực tiếp đến mục tiêu phát triển bền vững của các quốc gia. Trong bối cảnh đó, chuyển đổi sang mô hình TTDL xanh, nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng và giảm thiểu tác động môi trường không còn là lựa chọn tự nguyện, mà đã trở thành yêu cầu tất yếu gắn với chính sách quản lý, hệ thống tiêu chuẩn và năng lực cạnh tranh quốc gia. Nhiều công nghệ mới và những quy chuẩn kỹ thuật khắt khe về quản lý năng lượng đã được áp dụng cho các TTDL trên thế giới nhằm tối ưu hóa thiết kế hạ tầng, kiểm soát tải vận hành thông minh, tích hợp nguồn năng lượng tái tạo và nâng cao hiệu suất khai thác tài nguyên. Qua đó, không chỉ giúp giảm chi phí và phát thải, mà còn định hình nền tảng hạ tầng số hiệu quả, linh hoạt và bền vững là yếu tố cốt lõi bảo đảm cho sự phát triển dài hạn của kinh tế số trong kỷ nguyên mới.

Trần Thị Hiệp

----------------------------------------

Trên cơ sở bức tranh toàn cầu về xu hướng phát triển TTDL xanh và các thách thức tài nguyên đặt ra, Phần 2 của bài viết sẽ tập trung phân tích thực trạng phát triển TTDL tại Việt Nam và Thành phố Hồ Chí Minh trong bối cảnh chuyển đổi sang mô hình TTDL xanh, đồng thời tổng hợp một số định hướng phát triển TTDL xanh phù hợp với điều kiện thực tiễn trong nước. Mời quý độc giả đón đọc tiếp Phần 2: Thực trạng phát triển trung tâm dữ liệu tại Việt Nam trong bối cảnh chuyển đổi sang mô hình trung tâm dữ liệu xanh, trong ấn phẩm Thông tin chuyên đề KHCN&ĐMST số 04/2026

----------------------------------------

Tài liệu tham khảo chính

[1] Phòng Chính sách - Cục Viễn thông. (2024). Phát triển TTDL xanh và đề xuất cho Việt Nam. Tạp chí Khoa học & Công nghệ Việt Nam. https://vjst.vn/phat-trien-trung-tam-du-lieu-xanh-va-de-xuat-cho-viet-nam-65038.html
[2] IEA. (2025). Energy demand from AI, IEA, Paris. https://www.iea.org/reports/energy-and-ai/energy-demand-from-ai
[3] Sayali Mali. (2025). Green Data Center Market. https://www.persistencemarketresearch.com/market-research/green-data-center-market.asp
[4] Phillippa Biggs. (2025). The State of Broadband: Our Digital World. International Telecommunication Union (ITU) and UNESCO
[5] Rasmus Leichter. (2023). Number of Data Centers by Country. Cargoson Blog. https://www.cargoson.com/en/blog/number-of-data-centers-by-country
[6] Julio Friedmann. (2024). Artificial intelligence for climate change mitigation roadmap (second edition): Data center water use. Innovation for Cool Earth Forum