Năng lượng hạt nhân có thể đóng vai trò quan trọng trong hỗn hợp năng lượng sạch của Châu Âu
bởi Đại học Khoa học và Công nghệ Na Uy
Châu Âu không phải là nơi duy nhất trên thế giới đang cân nhắc đầu tư vào năng lượng hạt nhân. Bức ảnh cho thấy một thanh tra của Ủy ban quản lý hạt nhân Hoa Kỳ tại nhà máy Vogtle Unit 4 trên Sông Savannah ở Georgia, khi nhà máy này vừa tạo ra đủ điện để kết nối với lưới điện lần đầu tiên. Vogtle Unit 4 đi vào hoạt động vào cuối tháng 4 năm 2024. Bốn đơn vị này hiện là nguồn năng lượng hạt nhân lớn nhất tại Hoa Kỳ. Nguồn: Ủy ban quản lý hạt nhân, CC By 2.0
Bài học rút ra từ những thành công và thất bại trong xây dựng hạt nhân có thể giúp giảm chi phí xây dựng năng lượng hạt nhân ở Châu Âu. Nhưng ngay cả khi những nhà máy điện này tốn kém hơn mức chúng ta mong muốn, việc đưa chúng vào hoạt động có thể giúp giảm tổng chi phí năng lượng.
Chúng ta hiện đang chứng kiến một cuộc cách mạng năng lượng. Chúng ta đang sống trong thời đại điện khí hóa trong bối cảnh khủng hoảng khí hậu đòi hỏi các giải pháp năng lượng sạch. Năng lượng hạt nhân, một nguồn năng lượng đã phải đối mặt với sự hoài nghi trong nhiều thập kỷ, có thể là chìa khóa để giải quyết vấn đề này kết hợp với các nguồn năng lượng tái tạo.
Sự quan tâm ngày càng tăng đối với năng lượng hạt nhân báo hiệu sự thay đổi rõ ràng trong lĩnh vực năng lượng.
Ví dụ, Microsoft đang xem xét một thỏa thuận để mở lại Đơn vị 1 tại nhà máy điện hạt nhân Three Mile Island với mức giá khoảng 100 đô la cho mỗi megawatt-giờ cho điện của mình. Mặc dù mức giá này cao hơn chi phí san bằng của năng lượng mặt trời và gió, nhưng nó nhấn mạnh giá trị ngày càng tăng của nguồn điện ổn định, quanh năm.
Điều này theo xu hướng của các công ty công nghệ lớn tham gia vào lĩnh vực năng lượng hạt nhân, được thúc đẩy bởi mong muốn có nguồn điện ổn định, không phát thải quanh năm.
Vai trò lớn hơn so với dự đoán trước đây
Nghiên cứu gần đây của chúng tôi về Hệ thống điện châu Âu đến năm 2050, được công bố trên Tạp chí Năng lượng ứng dụng, cho thấy ngay cả năng lượng hạt nhân tốn kém cũng có thể dẫn đến một hệ thống năng lượng giá cả phải chăng hơn nói chung. Quan trọng nhất, năng lượng hạt nhân có thể giảm nhu cầu mở rộng lưới điện tốn kém và lưu trữ năng lượng.
Hơn nữa, nó sẽ làm giảm tác động đến môi trường, bằng cách giảm lượng đất cần thiết cho các trang trại gió và trang trại năng lượng mặt trời, và có thể giảm ô nhiễm không khí. Đồng thời, năng lượng hạt nhân có thể làm tăng giá trị của các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và gió.
Với nhiều năng lượng hạt nhân hơn trong hệ thống, các nguồn năng lượng gió và mặt trời được sử dụng tốt hơn, giảm tỷ lệ năng lượng tái tạo bị mất do cắt giảm. Hơn nữa, năng lượng mặt trời mang lại lợi nhuận cao hơn cho điện của nó. Về cơ bản, năng lượng hạt nhân làm tăng giá trị của các nguồn năng lượng tái tạo được lắp đặt.
Hướng tới hỗn hợp năng lượng rẻ nhất
Kết quả từ nghiên cứu của chúng tôi được minh họa trong hình bên dưới. Dựa trên nhu cầu năng lượng dự kiến để đạt được mức phát thải ròng bằng 0 thông qua điện khí hóa, chúng tôi đã xác định sự kết hợp tối ưu của các công nghệ để giảm thiểu chi phí năng lượng đến năm 2050.
Đồ họa này cho thấy sản lượng hàng năm tiềm năng từ các nguồn năng lượng khác nhau, giả sử năng lượng hạt nhân ít tốn kém hơn ở bảng bên trái và năng lượng hạt nhân tốn kém hơn ở bảng bên phải. Bất kể kịch bản nào diễn ra, các nhà nghiên cứu cho biết năng lượng hạt nhân sẽ đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi sang năng lượng xanh. Nguồn: NTNU
Bảng bên trái cho thấy những gì có thể xảy ra nếu châu Âu xây dựng thành công năng lượng hạt nhân giá rẻ, tiêu chuẩn. Bảng bên phải minh họa hậu quả nếu châu Âu tiếp tục con đường xây dựng nhà máy điện hạt nhân chậm chạp. Trong kịch bản này, phần lớn nhu cầu điện được đáp ứng bằng năng lượng mặt trời và gió. Tuy nhiên, trong cả hai kịch bản, năng lượng hạt nhân sẽ tăng trưởng và đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi xanh.
Độ dày của các đường cong biểu thị sự không chắc chắn gắn liền với các mô hình tiêu thụ trong tương lai trên thị trường điện. Một mô hình tiêu thụ đòi hỏi lượng điện ổn định ngày càng tăng sẽ khiến năng lượng hạt nhân trở nên có giá trị hơn như một phần của hỗn hợp năng lượng.
Thiết kế lò phản ứng tiêu chuẩn có thể giảm chi phí
Sự khác biệt giữa hai kịch bản phản ánh sự chênh lệch về chi phí đạt được trong các dự án hạt nhân gần đây.
Năng lượng hạt nhân giá cả phải chăng có nghĩa là châu Âu thành công với loại hình phát triển được thấy ở Abu Dhabi (Barakah).
Chi phí được giảm thiểu bằng cách lựa chọn thiết kế lò phản ứng tiêu chuẩn trước khi xây dựng để tránh vượt quá chi phí và tiến độ. Ngoài ra, việc xây dựng nhiều lò phản ứng tại cùng một địa điểm còn giúp giảm chi phí hơn nữa bằng cách tận dụng những thành quả học tập đáng kể giữa đơn vị đầu tiên và thứ tư
Nếu châu Âu có thể học cách triển khai hạt nhân theo cách này, năng lượng hạt nhân có thể tiếp tục là nguồn năng lượng không phát thải lớn nhất ở châu Âu trong nhiều năm tới.
Rút kinh nghiệm từ những sai lầm trước đó
Năng lượng hạt nhân đắt đỏ sẽ xuất hiện nếu xã hội không học được từ các dự án gần đây như dự án Olkiluoto 3 ở Phần Lan, mất 18 năm để xây dựng và đưa vào hoạt động. Chi phí cũng cao hơn đáng kể so với dự kiến.
Trong dự án đầu tiên này, chỉ một nửa thiết kế được hoàn thành trước khi bắt đầu xây dựng, cũng như sự can thiệp của cơ quan quản lý trong quá trình xây dựng góp phần làm tăng chi phí
và vượt thời gian. Trong kịch bản bảo thủ, khi châu Âu không thể đạt được thời gian xây dựng thông thường từ sáu đến tám năm, khối lượng lớn năng lượng hạt nhân sẽ bị năng lượng gió trên bờ vượt qua. Tuy nhiên, năng lượng hạt nhân vẫn sẽ duy trì vai trò nổi bật trong bối cảnh năng lượng của châu Âu.
Nghiên cứu của chúng tôi cũng chỉ ra rằng năng lượng hạt nhân thậm chí có thể trở nên phù hợp ở các quốc gia có nhiều thủy điện như Na Uy. Điều này sẽ phụ thuộc vào một số yếu tố không chắc chắn. Mức chi phí sẽ rất quan trọng, nhưng nó cũng phụ thuộc vào mức độ phát triển năng lượng gió trên bờ và nhu cầu về nguồn điện ổn định do quá trình điện khí hóa ngành công nghiệp nặng hoặc việc thành lập các trung tâm dữ liệu sử dụng nhiều năng lượng cho trí tuệ nhân tạo.
Châu Âu phải đối mặt với những thách thức đáng kể về năng lượng và năng lượng hạt nhân có thể đóng vai trò quan trọng trong việc giải quyết nhiều vấn đề này. Để điều này xảy ra, châu Âu phải xem xét lại cách tiếp cận của mình đối với năng lượng hạt nhân, rút kinh nghiệm từ những sai lầm trong quá khứ và áp dụng chính sách năng lượng cân bằng, coi năng lượng hạt nhân ngang bằng với các nguồn năng lượng carbon thấp khác. Bằng cách đó, chúng ta có thể đảm bảo rằng mình có các công cụ cần thiết để giải quyết hiệu quả những thách thức sắp tới.
