Điện hạt nhân truyền thống sẽ là một phần quan trọng của lưới điện không carbon trong tương lai, cùng với năng lượng tái tạo và kho lưu trữ năng lượng.
Yếu tố then chốt trong quá trình chuyển đổi sang lưới điện sạch hơn?
Tập đoàn Meta của Mỹ trở thành công ty công nghệ lớn mới nhất quan tâm đến năng lượng nguyên tử trong bối cảnh nhu cầu điện dự kiến sẽ bùng nổ. Mới đây, công ty cho biết đang tìm kiếm các đề xuất từ các nhà phát triển điện hạt nhân để giúp đạt được các mục tiêu của mình về trí tuệ nhân tạo (AI) và bảo vệ môi trường.
Thông cáo báo chí của công ty nêu rõ: “Tại Meta, chúng tôi tin rằng năng lượng hạt nhân sẽ đóng vai trò then chốt trong quá trình chuyển đổi sang lưới điện sạch hơn, đáng tin cậy hơn và đa dạng hơn”.
Công ty mong muốn đóng góp 1 – 4 GW công suất phát điện hạt nhân mới của Mỹ bắt đầu từ đầu những năm 2030. Một nhà máy điện hạt nhân điển hình của Mỹ có công suất khoảng 1GW.
Meta cho biết họ đang tìm kiếm các nhà phát triển có chuyên môn về làm việc với cộng đồng, phát triển và cấp phép, và sẽ xem xét các lò phản ứng module nhỏ, một phần mới nổi của ngành kinh doanh này vẫn chưa được thương mại hóa, hoặc các lò phản ứng hạt nhân lớn hơn. Meta cho biết sẽ tiếp nhận đơn đăng ký từ các nhà phát triển muốn tham gia yêu cầu đề xuất cho đến ngày 7/2/2025.
Cũng trong nỗ lực tìm nguồn cung điện để đáp ứng nhu cầu lớn trong phát triển công nghệ, vào tháng Chín vừa qua, công ty Microsoft và Constellation Energy đã công bố thỏa thuận khởi động lại một đơn vị tại nhà máy điện hạt nhân Three Mile Island ở Pennsylvania. Trước đó, tháng 3/2024, Amazon.com đã mua một trung tâm dữ liệu chạy bằng năng lượng hạt nhân từ Talen Energy.
Theo tính toán của Goldman Sachs, nhu cầu sử dụng điện của các trung tâm dữ liệu tại Mỹ dự kiến sẽ tăng gấp ba lần trong thời gian từ năm 2023 – 2030 và sẽ cần khoảng 47 GW công suất phát điện mới. Nhưng sẽ rất khó để nhanh chóng đáp ứng nhu cầu điện tăng cao bằng lò phản ứng hạt nhân trong bối cảnh Ủy ban quản lý hạt nhân Mỹ đang khó khăn tài chính, còn nhiều trở ngại tiềm ẩn về nguồn cung cấp nhiên liệu uranium và sự phản đối từ cộng đồng địa phương.
Các chính phủ ở Canada, Mỹ và những quốc gia khác cùng với các gã khổng lồ công nghệ đều đang để mắt đến năng lượng hạt nhân nhằm đáp ứng nhu cầu điện ngày càng tăng và các mục tiêu về khí hậu.
Mỹ mới đây đã công bố kế hoạch tăng gấp ba công suất hạt nhân vào năm 2050. Các gã khổng lồ công nghệ như Google, Amazon và Microsoft đang khai thác năng lượng hạt nhân để hỗ trợ các dịch vụ trí tuệ nhân tạo (AI) ngốn nhiều điện của họ. Bên kia biên giới, tỉnh Ontario ở phía Nam Canada đang cải tạo lại các nhà máy điện hạt nhân cũ và xây dựng các nhà máy mới. Ngoài ra, Canada cũng xem xét xây dựng các nhà máy hạt nhân mới ở các tỉnh New Brunswick, Alberta, Saskatchewan và Quebec.
Bên ngoài khu vực Bắc Mỹ, Trung Quốc đã tăng gấp đôi công suất điện hạt nhân trong thập kỷ qua. Hiệp hội hạt nhân thế giới cho biết hàng chục quốc gia khác đang xem xét, lập kế hoạch hoặc bắt đầu triển khai các chương trình điện hạt nhân.
Tại Hội nghị thượng đỉnh về khí hậu của Liên hợp quốc COP29 trong tháng này, có thêm 6 quốc gia đã ký tuyên bố tăng gấp 3 sản lượng điện hạt nhân vào năm 2050, nâng tổng số các quốc gia đã ký kết lên 31.
Vậy tại sao thế giới lại quan tâm trở lại đối với năng lượng hạt nhân, mặc dù hiện nay chúng ta đang có nguồn điện gió dồi dào và điện mặt trời giá rẻ? Dưới đây là một số lý do:
Trở lại sau thời kỳ suy giảm
Năng lượng hạt nhân đã trải qua những thăng trầm. Một số lượng lớn lò phản ứng mới đã được xây dựng vào thập kỷ 70 và 80 của thế kỷ trước. Năm 1986, thảm họa hạt nhân tồi tệ nhất lịch sử đã xảy ra tại Chernobyl, miền Bắc Ukraine. Hơn 30 công nhân và lính cứu hỏa đã thiệt mạng và khu vực bán kính 30 km xung quanh nhà máy đã trở nên không thể sinh sống được do bức xạ thoát ra, khiến công chúng trên thế giới cảnh giác về sự an toàn của năng lượng hạt nhân.
Theo Our World In Data & Ember, một nhóm nghiên cứu về năng lượng sạch, sản lượng điện toàn cầu được tạo ra từ năng lượng hạt nhân đã giảm kể từ giữa thập kỷ 90 của thế kỷ XX, từ hơn 17% xuống còn khoảng 9%. Dữ liệu của IEA cho thấy các lò phản ứng được xây dựng nhiều thập kỷ trước đó đã bắt đầu ngừng hoạt động. Năm 2011, một trận động đất và sóng thần lớn đã làm hư hại 3 lò phản ứng tại Nhà máy điện hạt nhân Fukushima Daiichi ở Nhật Bản, giải phóng bức xạ và khiến 154.000 người phải sơ tán. Sự cố hạt nhân này tuy không gây thương tích, bệnh tật hay trường hợp tử vong nào được báo cáo, nhưng một lần nữa khiến công chúng gia tăng hoài nghi và lo ngại đối với năng lượng hạt nhân. Nhật Bản đã đóng cửa 46 trong số 50 lò phản ứng hạt nhân đang hoạt động. Đức và Bỉ đã quyết định loại bỏ dần năng lượng hạt nhân. Tây Ban Nha và Thụy Sĩ quyết định không xây dựng các nhà máy điện hạt nhân mới.
Theo báo cáo của Hiệp hội Hạt nhân Thế giới, Chernobyl là thảm họa hạt nhân duy nhất gây tử vong cho công nhân hoặc người dân do phơi nhiễm phóng xạ trong 60 năm qua. Mặc dù thực tế là nếu cộng thời gian vận hành của các lò phản ứng hạt nhân tại 36 quốc gia trên thế giới trong những thập kỷ đó, tổng cộng sẽ là 18.500 năm. Christopher Gully, Phó Chủ tịch phụ trách truyền thông của Hiệp hội Hạt nhân Canada, cho biết “những quan niệm sai lầm và nỗi sợ hãi” về an toàn hạt nhân và khả năng sử dụng công nghệ này để chế tạo vũ khí hạt nhân đã khiến mọi người quay lưng lại với năng lượng hạt nhân.
Thành thật mà nói, cũng có những giải pháp thay thế rất rẻ dưới dạng khí đốt tự nhiên và than đá. Tuy nhiên, việc đốt nhiên liệu hóa thạch để sản xuất điện sẽ tạo ra khí thải carbon và là nguyên nhân chính gây ra biến đổi khí hậu. Nhiều quốc gia, bao gồm Canada, đã cam kết đạt được mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050 và chuyển sang sản xuất điện không phát thải. Gully cho biết một trong những lý do khiến năng lượng hạt nhân gần đây nhận được sự chú ý trở lại là vì nó không thải ra CO2. Nhưng, ông nói thêm rằng một lý do khác là vai trò của năng lượng hạt nhân trong việc đảm bảo an ninh năng lượng. Xung đột Nga-Ukraine nổ ra vào năm 2022 đã khiến giá khí đốt tự nhiên tăng đột biến cùng với nỗi lo về an ninh năng lượng ở các quốc gia châu Âu phụ thuộc vào nhập khẩu nhiên liệu hóa thạch, đặc biệt là khí đốt tự nhiên từ Nga.
Nhu cầu về các giải pháp không phát thải carbon
Những nỗ lực điện khí hóa phương tiện đi lại, hệ thống sưởi ấm trong nhà và các quy trình công nghiệp đang thúc đẩy nhu cầu về điện. Jason Dion, Giám đốc nghiên cứu cấp cao tại Viện Khí hậu Canada, cho biết sự gia tăng đột biến này đã khiến nhiều cơ quan và chính phủ bất ngờ, và dẫn đến “sự cởi mở hơn với năng lượng hạt nhân”. Tại Mỹ, các cuộc thăm dò cho thấy sự ủng hộ của công chúng đối với năng lượng hạt nhân giảm sau thảm họa Fukushima đã có xu hướng tăng lên kể từ năm 2016.
Ưu điểm về khí hậu của năng lượng hạt nhân cũng đã thu hút sự chú ý của các ngành công nghiệp tiêu thụ nhiều điện, chẳng hạn như công nghệ và AI. Tháng 9 vừa qua, Microsoft và Constellation Energy đã công bố hợp tác để khởi động lại lò phản ứng tại nhà máy điện hạt nhân Three Mile Island ở Middletown, bang Pennsylvania, nơi xảy ra thảm họa hạt nhân năm 1979 được coi là tồi tệ nhất trong lịch sử nước Mỹ. Amazon và Google cũng đang đầu tư vào năng lượng hạt nhân. Năng lượng cần thiết cho việc tạo ra AI để lại lượng khí thải carbon đáng kể, nhưng nó cũng ngày càng được sử dụng như một công cụ cho hành động vì khí hậu. Nicole Mortillaro của CBC giải thích nguồn phát thải AI và những cách thức đổi mới, sáng tạo mà công nghệ này đang được sử dụng.
Phần đắt nhất của hệ thống điện giá rẻ
Bất chấp sự thay đổi quan điểm về năng lượng hạt nhân, nó vẫn phải đối mặt với những rào cản. Một trong những lập luận chính phản đối năng lượng hạt nhân là chi phí ban đầu rất lớn để xây dựng lò phản ứng, trong khi chi phí cho các giải pháp thay thế như gió và mặt trời tiếp tục giảm.
“Điện hạt nhân rất tốn kém và tôi không nghĩ có ai sẽ tuyên bố ngược lại”, Gully nói. Ví dụ, nhà máy điện hạt nhân Darlington gồm 4 lò phản ứng ở Ontario, hoàn thành vào năm 1993 sau hơn một thập kỷ xây dựng và trì hoãn, có chi phí là 14,5 tỷ USD, gấp đôi ước tính ban đầu. Tuy nhiên, nhà máy đã hoạt động tốt trong nhiều thập kỷ và hiện cung cấp 20% điện của tỉnh này – đủ cho 2 triệu hộ gia đình. Nhà máy đang được nâng cấp với chi phí 12,8 tỷ USD để có thể hoạt động đến năm 2055. Gully cho biết việc cải tạo Darlington và nhà máy điện hạt nhân Bruce lớn hơn đang diễn ra nhanh hơn so với tiến độ dự án và trong phạm vi ngân sách.
Có những chi phí khác có thể phát sinh sau này. Nhà máy điện hạt nhân ở tỉnh New Brunswick đã ngừng hoạt động từ tháng 4 vừa qua để tiến hành bảo trì, làm nảy sinh các vấn đề khác, gây thiệt hại hơn 100 triệu USD tính đến tháng 9. Và tất nhiên, có những chi phí và vấn đề liên quan xử lý chất thải. Cả Canada và Mỹ đều chưa xây dựng kho lưu trữ dài hạn cho chất thải hạt nhân của họ. Toàn bộ rác thải hạt nhân vẫn đang được lưu trữ tại các nhà máy điện hạt nhân mặc dù chúng đã hoạt động hàng chục năm.
Dự kiến, Canada sẽ đưa ra quyết định về địa điểm xây dựng kho chứa chất thải hạt nhân vào cuối năm nay.
Những người phản đối xây dựng nhà máy điện hạt nhân mới như Liên minh Không khí Sạch Ontario cho rằng việc thiếu nơi lưu trữ lâu dài sẽ gây nguy hiểm. Nhóm này cũng lập luận rằng việc xây dựng nhà máy điện hạt nhân quá chậm và quá tốn kém, trong khi điện gió, điện mặt trời và kho lưu trữ phải có thể đáp ứng được nhu cầu điện của tỉnh. Điện hạt nhân có một số lợi thế so với năng lượng tái tạo như điện gió và điện mặt trời. John Bistline, nhà nghiên cứu mô hình hóa các hệ thống năng lượng tại Viện Nghiên cứu Điện lực (EPRI), viện phi lợi nhuận có trụ sở tại Mỹ, cho biết điện hạt nhân đòi hỏi ít đất hơn và có thể sản xuất điện đáng tin cậy 24/7, điều này có thể quan trọng đối với một số khu vực hoặc doanh nghiệp.
Tuy nhiên, Steve Chengelis, Giám đốc cấp cao về tương lai điện hạt nhân tại EPRI, cho biết quá trình khử cacbon của hệ thống năng lượng phải vượt ra ngoài lưới điện. Ông cho biết nhiệt do nhà máy điện hạt nhân tạo ra có thể cung cấp năng lượng cho hệ thống sưởi tại các tòa nhà và được sử dụng cho các quy trình công nghiệp và sản xuất.
Chi phí tương đối của việc chuyển đổi sang điện hạt nhân
Các nhà máy điện hạt nhân hoạt động trong nhiều thập kỷ và về lâu dài, chi phí sản xuất điện hạt nhân ở Ontario được báo cáo là tương đương với điện mặt trời, thủy điện và khí đốt tự nhiên vào năm 2018, nhưng cao hơn điện gió. Theo dữ liệu của IEA, tại các quốc gia như Thụy Điển, Thụy Sĩ và Pháp, chi phí điện hạt nhân có thể cạnh tranh với điện gió.
Trong khi đó, việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch để sản xuất điện ngày càng đắt đỏ. Khi các quốc gia tìm cách đáp ứng các mục tiêu về khí hậu, một số đang áp thuế carbon và các quy định khác để khuyến khích chuyển đổi sang các công nghệ phát thải thấp hơn. Chengelis đang nghiên cứu một số chiến lược để giảm chi phí điện hạt nhân, chẳng hạn như đặt các lò phản ứng mới tại các nhà máy điện nhiên liệu hóa thạch cũ đã được kết nối với đường dây truyền tải.
Các lò phản ứng môđun nhỏ (SMR) cũng đang được phát triển. Những lò phản ứng thu nhỏ này có kích thước nhỏ hơn và về lý thuyết giá thành cũng thấp hơn so với các nhà máy điện hạt nhân truyền thống. Cả New Brunswick và Ontario đều đang đầu tư vào SMR nhưng bị chỉ trích vì không công bố ước tính chi phí. Các lò phản ứng ở New Brunswick bị trì hoãn đến sau năm 2030 sau khi một trong những nhà thầu xây dựng có sự thay đổi đột ngột trong ban lãnh đạo hồi tháng 6 vừa qua.
Chuyên gia Dion thuộc Viện Khí hậu Canada lưu ý rằng vì chưa có SMR nào đang hoạt động ở Canada hoặc nước ngoài, nên vai trò của SMR trong lưới điện trong tương lai vẫn còn là một dấu hỏi. Tuy nhiên, ông cho rằng điện hạt nhân truyền thống sẽ là một phần quan trọng của lưới điện không carbon trong tương lai, cùng với năng lượng tái tạo và kho lưu trữ năng lượng.
Chu Văn
