Trung Quốc xây dựng máy phát điện CO₂ siêu tới hạn. Điều đó không có nghĩa là nó sẽ bền vững
Michael Barnard
Công bố: 1 ngày trước
Ngày 4 tháng 1 năm 2026
Gần đây, Trung Quốc đã đưa vào vận hành thương mại một tổ máy phát điện sử dụng carbon dioxide ở trạng thái siêu tới hạn, và thông tin này nhanh chóng được truyền thông mô tả như một đột phá công nghệ. Hệ thống, được gọi là Chaotan One, được lắp đặt tại một nhà máy thép ở tỉnh Quý Châu, khu vực miền núi phía tây nam Trung Quốc, với mục tiêu thu hồi nhiệt thải công nghiệp để phát điện.
Mỗi tổ máy được cho là có công suất khoảng 15 MW, với các cấu hình công bố đạt tổng công suất khoảng 30 MW. Hiệu suất được tuyên bố cao hơn từ 20% đến trên 30% so với các hệ thống thu hồi nhiệt thải dựa trên hơi nước truyền thống. Đây là những con số lớn, quen thuộc với các tuyên bố xoay quanh công nghệ này, và vì vậy cần được xem xét một cách nghiêm túc.
Tuy nhiên, việc Trung Quốc là quốc gia “làm trước” chưa bao giờ là chỉ dấu đáng tin cậy cho việc một công nghệ sẽ bền bỉ, kinh tế và có thể nhân rộng. Quy mô của Trung Quốc đủ lớn để thử nghiệm gần như mọi thứ. Quốc gia này thường xuyên xây dựng các hệ thống “đầu tiên trên thế giới” với mục tiêu học hỏi qua thực tiễn, sẵn sàng loại bỏ những gì không hiệu quả và mở rộng những gì chứng minh được giá trị. Cách tiếp cận này thường được mô tả là “dò đá qua sông”.
Câu hỏi cốt lõi đối với hệ thống CO₂ siêu tới hạn không phải là Trung Quốc có thể xây dựng nó hay không, mà là liệu công nghệ này có thể vận hành ổn định trong điều kiện thực tế đủ lâu để biện minh cho việc triển khai trên diện rộng hay không.
Bài học từ các ví dụ trước
Một cách nhìn hoài nghi là cần thiết, bởi vì ở phương Tây, nhiều người ủng hộ công nghệ thường viện dẫn các triển khai quy mô nhỏ tại Trung Quốc như bằng chứng về tính khả thi, trong khi chính quy mô hạn chế đó lại cho thấy điều ngược lại. Trung Quốc đã xây dựng một lò phản ứng mô-đun nhỏ và một lò phản ứng muối nóng chảy thử nghiệm, chứ không phải cả một đội tàu lò phản ứng, dù nước này hoàn toàn có đủ năng lực tài chính, chuỗi cung ứng và khung pháp lý để làm điều đó nếu thực sự hiệu quả về kinh tế.
Tương tự, các nỗ lực hydrogen trong giao thông vận tải tại Trung Quốc đã mờ nhạt dần khi xe điện pin đạt được thành công thương mại áp đảo trong xe con, xe buýt, xe tải và xe hai bánh. Khi một công nghệ thực sự hiệu quả, Trung Quốc triển khai nó với hàng chục, hàng trăm nghìn đơn vị, chứ không dừng ở các dự án trình diễn đơn lẻ.
CO₂ siêu tới hạn là gì và vì sao hấp dẫn trên lý thuyết
Hệ thống CO₂ siêu tới hạn là một dạng phát điện nhiệt. Nó chuyển nhiệt từ một nguồn nào đó thành cơ năng và sau đó là điện năng, giống như mọi nhà máy than, khí, hạt nhân hay thu hồi nhiệt thải trong suốt hơn một thế kỷ qua. Điểm khác biệt nằm ở chất môi chất và chu trình nhiệt động.
CO₂ trở thành siêu tới hạn khi vượt qua khoảng 31°C và áp suất 73 atm. Ở trạng thái này, nó không hoàn toàn là khí cũng không hoàn toàn là chất lỏng: mật độ gần giống chất lỏng nhưng chảy như khí. Trên lý thuyết, điều này cho phép sử dụng turbine nhỏ hơn, bộ trao đổi nhiệt gọn hơn và dấu chân vật lý thấp hơn. Tuy nhiên, chính những đặc tính này cũng khiến hệ thống rất nhạy cảm với sai lệch nhỏ, tạp chất và suy thoái bề mặt vật liệu.
Những rủi ro kỹ thuật cốt lõi
Hệ thống tại Trung Quốc là vòng kín gia nhiệt gián tiếp, với áp suất vận hành được cho là khoảng 200 atm và nhiệt độ vài trăm độ C. Nhưng điều đáng chú ý là thiếu vắng thông tin công khai chi tiết về vật liệu, biên độ vận hành, kiểm soát tạp chất và giả định bảo trì. Điều này khiến việc đánh giá độ bền dài hạn trở nên khó khăn.
Lịch sử cho thấy, CO₂ siêu tới hạn không phải ý tưởng mới. Nó đã được đề xuất nhiều lần từ giữa thế kỷ XX. Rào cản không nằm ở nhiệt động lực học, mà nằm ở vật liệu và độ bền trong điều kiện nhiệt độ cao, áp suất cao, hóa học phức tạp và chu kỳ vận hành liên tục.
Các cơ chế suy thoái chính bao gồm:
-
Suy giảm bộ trao đổi nhiệt, do cacbon hóa, ăn mòn cục bộ và tắc nghẽn vi kênh
-
Rò rỉ và suy giảm phớt kín, tương tự những gì đã xảy ra với hệ thống hydrogen áp suất cao
-
Ăn mòn do tạp chất, đặc biệt khi nguồn nhiệt thải đến từ ngành thép
-
Suy giảm turbine, làm giảm hiệu suất mà không gây lỗi rõ ràng
-
Bám bẩn phía nguồn nhiệt, làm giảm nhiệt độ đầu vào turbine
Những vấn đề này hiếm khi gây hỏng hóc đột ngột. Thay vào đó, chúng làm hiệu suất giảm dần, chi phí bảo trì tăng lên, và các tuyên bố hiệu suất ban đầu bị xói mòn theo thời gian.
Kết luận
Điều này không có nghĩa là nỗ lực của Trung Quốc hay Hoa Kỳ là sai lầm. Nhưng các tuyên bố hiệu suất ban đầu cần được xem là tạm thời. Một hệ thống khởi đầu ở 15 MW nhưng chỉ còn 13 MW sau vài năm, kèm chi phí bảo trì cao, không phải là đột phá so với các hệ thống hơi nước đã vận hành ổn định hàng chục năm.
Tôi không cho rằng chu trình Brayton CO₂ siêu tới hạn sẽ trở thành trụ cột của hệ thống điện tương lai. Nó có thể tìm được chỗ đứng trong các ngách rất đặc thù, nhưng khó có khả năng thay thế các hệ thống nhiệt truyền thống ở quy mô lớn. Nếu các hệ thống tại Trung Quốc và Hoa Kỳ có thể vận hành 5 năm mà không suy giảm hiệu suất đáng kể và không phát sinh chi phí cao, tôi sẽ sẵn sàng xem xét lại đánh giá này. Cho đến lúc đó, đây vẫn chỉ là một thí nghiệm thú vị, chứ chưa phải nền tảng cho tương lai ngành điện.
