Cấu trúc năng lượng hiện tại để phục vụ các nhu cầu xã hội như chiếu sáng, giao thông, sưởi ấm và an toàn, và thúc đẩy tăng trưởng kinh tế. Việc đảm bảo cung cấp năng lượng an toàn, giá cả phải chăng và đáng tin cậy để đáp ứng các mục tiêu kinh tế xã hội này đòi hỏi rất nhiều công nghệ để khai thác, chuyển đổi và sử dụng năng lượng và cơ sở hạ tầng cho phép tích hợp các hoạt động này. Từ góc độ công nghệ, chuyển đổi năng lượng được thúc đẩy bằng cách đổi mới trên các lĩnh vực công nghệ khác nhau và áp dụng sự đổi mới này trong chuỗi giá trị năng lượng.

Mục tiêu chính của quá trình chuyển đổi năng lượng, từ góc độ công nghệ, là thay thế các công nghệ dựa trên nhiên liệu hóa thạch phổ biến thống trị hệ thống năng lượng bằng các giải pháp thay thế carbon thấp và hiệu quả hơn. Một con đường quan trọng để đạt được điều này là thông qua việc phát triển và nhanh chóng phổ biến các công nghệ và giải pháp sáng tạo.

Những đổi mới trong hệ thống năng lượng là gia tăng hoặc đột phá. Những đổi mới gia tăng, chẳng hạn như hưởng lợi từ số hóa, trí tuệ nhân tạo, máy học, đã giúp hệ thống năng lượng trở nên hiệu quả hơn. Ngoài việc tối ưu hóa các quy trình và sử dụng tài sản, những đổi mới cũng đã tạo ra các mô hình kinh doanh mới, thay đổi đáng kể hệ thống năng lượng.

Nhưng việc đẩy nhanh tốc độ chuyển đổi năng lượng đòi hỏi phải đổi mới đột phá. Ngược lại với đổi mới gia tăng, đổi mới đột phá không thể thành hiện thực trong thời gian ngắn hơn với vốn đầu tư ít hơn; mà nó đòi hỏi nhiều thời gian, nhiều vốn và dễ bị tổn thương trước những bất ổn của thị trường năng lượng và môi trường chính trị. Theo IEA, chỉ có 4 trong số 38 lĩnh vực công nghệ năng lượng đã đi đúng hướng năm 2018 để đáp ứng “Kịch bản phát triển bền vững”, mà cơ quan này mô tả là một sự chuyển đổi lớn của hệ thống năng lượng toàn cầu, cho thấy thế giới có thể thay đổi hướng đi như thế nào liên quan đến năng lượng. 4 lĩnh vực công nghệ đó là: Pin quang điện, xe điện, công nghệ chiếu sáng, và trung tâm dữ liệu và mạng. Nhiều công nghệ đã không đi đúng hướng, như công nghệ về nhiệt tái tạo, nhiên liệu sinh học cho vận tải… Bên cạnh đó nhiều công nghệ cũng cần có nỗ lực nghiên cứu nhiều hơn năng lượng gió, lưu trữ năng lượng, năng lượng hydro, lưới điện thông minh…

Từ góc độ công nghệ, một loạt các lựa chọn công nghệ sẽ cần phải có độ chín muồi để áp dụng rộng rãi với tốc độ nhanh. Điều này bao gồm sự đổi mới đột phá không chỉ trong sản xuất năng lượng hoặc khai thác năng lượng, mà còn trong lưu trữ, chẳng hạn như lưu trữ hydro, nhiên liệu sinh học; và trong các lựa chọn loại bỏ carbon, như thu hồi, sử dụng và lưu trữ carbon, khử cacbon sâu (ví dụ trong hàng không, vận chuyển đường biển, sản xuất xi măng và thép).

Tiến bộ trong các lĩnh vực công nghệ thông qua các giai đoạn đổi mới khác nhau, từ ý tưởng hoặc nhận dạng sản phẩm đến phổ biến thương mại. Sự phát triển nhanh chóng của một lĩnh vực công nghệ thông qua các giai đoạn đổi mới liên tiếp chủ yếu dựa vào sự hiện diện của một hệ sinh thái đổi mới mạnh mẽ, văn hóa khởi nghiệp và tiếp cận tài chính kịp thời. Nó cũng cần một hỗn hợp các chính sách cân bằng thúc đẩy cung (như khuyến khích R&D, nghiên cứu hợp tác giữa các trường đại học và khu vực tư nhân, trình diễn thử nghiệm) và kéo theo nhu cầu (bao gồm mua sắm công, ủy thác công nghệ, ưu đãi người tiêu dùng và khuyến khích áp dụng sớm). Tuy nhiên, các rào cản đối với sự khuếch tán công nghệ có thể không bao gồm việc thiếu khả năng tiếp cận vốn hoặc các chính sách hỗ trợ. Ví dụ, ngay cả sau một thập kỷ đầu tư vốn bền vững và môi trường chính sách có lợi cho các nguồn năng lượng tái tạo và xe điện, thì cung cấp năng lượng tái tạo (quang điện mặt trời và gió trên bờ) chỉ chiếm 1,6% nguồn cung cấp năng lượng sơ cấp toàn cầu. Hơn nữa, tỷ lệ xe điện năm 2017 chỉ bằng 0,2% số xe trên đường. Các công nghệ tiên tiến tương tác với các hệ thống năng lượng hiện có và phải đối mặt với sự phụ thuộc vào bất biến công nghệ (Technological lock-in) và các khuôn khổ thể chế hiện có cũng như thái độ sử dụng.

Bất biến công nghệ được tạo ra bởi chi phí cố định cao của cơ sở được lắp đặt, thời gian sử dụng cơ sở hạ tầng vật chất lâu dài và quy mô kinh tế khuyến khích duy trì hiện tại thay vì theo đuổi các lựa chọn công nghệ khác. Hơn nữa, các hiệu ứng dụng mạng làm tăng giá trị của hệ thống hiện có thông qua cơ sở hạ tầng vật lý được kết nối với nhau, tiêu chuẩn công nghệ thống nhất, tính năng tương tác, mô đun đào tạo và cấu trúc quy định được tiêu chuẩn hóa. Ngoài ra, hệ thống công nghệ hiện tại - bất biến công nghệ được tích hợp sâu vào các cấu trúc thể chế được thiết kế để đảm bảo an ninh, độ tin cậy và khả năng cung cấp năng lượng. Các khung thể chế hiện hành quản lý các hệ thống năng lượng hoạt động dựa trên các nguyên tắc chi phí thấp nhất để giảm thiểu chi phí cho người tiêu dùng và tránh rủi ro, và thúc đẩy các mô hình kinh doanh cần quy mô và mức tiêu thụ cao. Với tuổi thọ dài và bản chất thiết yếu của các hệ thống năng lượng, các thuộc tính này rất quan trọng để đảm bảo các dịch vụ năng lượng đáng tin cậy và giá cả phải chăng. Cuối cùng, mức độ đổi mới lan tỏa trong hệ thống phụ thuộc vào mức độ chấp nhận của người dùng cuối.

Các hiện tượng nêu trên cho thấy sự phụ thuộc mạnh mẽ và duy trì hệ thống năng lượng hiện có, điều này hạn chế đáng kể tốc độ phổ biến của các công nghệ và giải pháp năng lượng sáng tạo. Công nghệ, thể chế và hành vi là các thành phần được thiết lập phụ thuộc lẫn nhau. Do đó, cần phải có sự can thiệp của chính sách để có mục tiêu chung và sự phối hợp giữa các chủ thể chính trị, kinh tế và xã hội để thúc đẩy quá trình chuyển đổi năng lượng thông qua tăng tốc đổi mới và triển khai các công nghệ carbon thấp.

P.A.T (NASATI