Năng lượng hạt nhân có thể giải quyết khủng hoảng năng lượng không? Phụ thuộc vào người bạn hỏi

Điều gì đang làm trễ chiến lược của chính phủ Anh để đảm bảo nguồn cung năng lượng của đất nước dưới ánh sáng của cuộc chiến tranh Nga-Ukraina và giá thị trường cao của dầu và khí đốt? Theo The Guardian, có một sự chia rẽ giữa thủ tướng Boris Johnson và bộ trưởng kếch cầu Rishi Sunak về đề xuất xây dựng nhà máy phát điện hạt nhân mới.

Johnson đã nói với các chuyên gia ngành rằng ông muốn năng lượng hạt nhân chiếm 25% nhu cầu năng lượng của Anh vào năm 2050, tăng từ 16% hiện nay. Điều này có nghĩa là khoảng 30 gigawatt (GW) từ một nguồn hiện đang được dự định sẽ giảm xuống còn 3.6GW vào năm 2030, khi tất cả trừ một trong tám nhà máy của Anh dự kiến sẽ được dừng hoạt động vào cuối thập kỷ này.

Theo báo cáo, Sunak không hài lòng với con số 13 tỷ bảng Anh gắn liền với tám nhà máy phát điện hạt nhân mới. Nhưng giáo sư năng lượng của Đại học Open, William Nuttall, cho rằng những nhà máy mới đáng giá với chi phí ban đầu cho vai trò mà chúng có thể đóng trên lưới điện tái tạo toàn bộ:

Những nhà máy phát điện hạt nhân lớn có máy phát điện turbine khổng lồ quay ở tốc độ cao. Chúng giữ vững tốc độ của mình trước những biến động nhỏ [trong nguồn cung năng lượng], cung cấp sự ổn định cho lưới điện. Một nguồn cung cố định của năng lượng hạt nhân có thể tiếp tục đáp ứng nhu cầu khi nguồn sinh sản tái tạo gặp trở ngại vì gió không thổi và mặt trời không sáng.

Việc sản xuất năng lượng hạt nhân có thể được điều chỉnh để bù đắp những khoảng trống trong nguồn cung từ các nguồn tái tạo, công việc mà các nhà máy phát điện than và khí thường được gọi để thực hiện hiện nay. Một cách thấp carbon khác để làm điều này là xây dựng pin lớn đủ để lưu trữ điện được tạo ra bởi các nguồn xanh.

Nhiều lợi ích hơn với pin điện?

Trong khi giá thành giảm của năng lượng mặt trời và gió vẫn vượt xa sự mong đợi, các dự án xây dựng hạt nhân vẫn là những khổng lồ đắt đỏ với "lịch sử về chi phí vượt ngưỡng... trên khắp thế giới" theo lập luận của MV Ramana và Xiao Wei, chuyên gia về an ninh và cung cấp năng lượng tại Đại học British Columbia ở Canada.

Chúng tôi là những nhà nghiên cứu đã xem xét về kinh tế sản xuất điện ở Ontario, và chúng tôi đã chứng minh rằng khi chi phí của pin giảm đi, chi phí cung cấp điện bằng cách sử dụng một kết hợp của năng lượng tái tạo và lưu trữ pin sẽ rẻ hơn so với việc sử dụng năng lượng hạt nhân.

Bill Lee và Michael Rushton, giảng viên về năng lượng hạt nhân tại Đại học Bangor, không thuyết phục. Họ lập luận rằng công nghệ pin đơn giản không đủ tiên tiến để thực hiện những gì các nhà máy phát điện đã có thể thực hiện trong khoảng thời gian cửa sổ nhỏ để ngăn chặn sự ấm lên toàn cầu đe dọa.

Ngay cả những bộ pin lớn nhất ngày nay cũng chỉ cung cấp điện dự phòng trong vài giờ, điều này không luôn đủ để bao phủ những giai đoạn kéo dài của gió yếu hoặc thời gian ánh sáng ngắn hạn trong mùa đông. Công nghệ pin đang ngày càng cải thiện, nhưng có thể không đủ nhanh chóng để đáp ứng nhu cầu tăng về điện năng.

Triển khai nhiều xe điện có thể làm chật chội nguồn cung pin hơn nữa, có thể thậm chí làm tăng giá của chúng.

Họ lập luận rằng việc cân bằng nguồn cung chỉ đại diện cho một phần nhỏ của đóng góp tiềm năng của năng lượng hạt nhân vào quá trình giảm khí nhà kính. Chính phủ cũng đã thúc đẩy cơ quan quản lý ngành công nghiệp bắt đầu quá trình phê duyệt cho thiết kế nhà máy phát điện hạt nhân nhỏ modul của Rolls-Royce SMR.

Công ty đã công bố vào năm 2020 rằng họ hy vọng sẽ đưa 16 trong những lò phản ứng này — những lò phản ứng nhỏ hơn nhiều, rẻ hơn để xây dựng và thường tạo ra một phần ba năng lượng so với một nhà máy phát điện hạt nhân truyền thống — trực tuyến vào năm 2025.

“Vì chúng đốt nhiên liệu hiệu quả hơn, thế hệ lò phản ứng mới này cũng tạo ra rất ít chất thải hạt nhân,” như Lee và Rushton nói. Họ tin rằng:

Những lò phản ứng hạt nhân trong tương lai sẽ không chỉ là những ấm siêu lớn tạo hơi để đẩy turbine tạo điện. Nhiệt độ tạo ra trong quá trình hạt nhân có thể được chuyển hướng để cung cấp điện cho các quy trình khó khăn trong việc giảm carbon.

Chẳng hạn như sưởi ấm trong các tòa nhà. Nhiệt độ thấp hơn 400°C có thể được trích xuất sau turbine và được bơm vào hệ thống sưởi ấm quận, thay thế nhiên liệu hóa dầu như khí tự nhiên. Điều này là một quy trình được thực hiện hàng ngày từ các nhà máy xử lý rác thải cộng đồng trên khắp châu Âu.

Và đó chưa phải là tất cả, họ nói.

Nhiệt độ cao (từ 400 đến 900°C) có thể được chuyển hướng từ gần lò phản ứng, trước khi đến turbine trong một nhà máy hạt nhân. Nó có thể được sử dụng để cung cấp điện cho các quy trình sản xuất nhiên liệu hydro thấp carbon, amoniac và nhiên liệu tổng hợp cho tàu và máy bay. Nhiệt này cũng có thể cung cấp cho các ngành công nghiệp như sản xuất thép, xi măng, thủy tinh và hóa chất, mà thường sử dụng máy đốt chạy bằng nhiên liệu hóa thạch.

Những đe dọa và cơ hội trong tương lai

Không phải ai cũng tin rằng năng lượng hạt nhân là một công cụ đáng tin cậy trong nỗ lực làm chậm sự nóng lên toàn cầu và đảm bảo nguồn cung năng lượng. Paul Dorfman là một nghiên cứu viên cấp cao danh dự tại Viện Năng lượng của UCL. Ông lập luận rằng “năng lượng hạt nhân, đúng nghĩa đen, “đang ở hàng đầu của biến đổi khí hậu — và không phải theo cách tốt”.

“Năng lượng hạt nhân thường được đánh giá có khả năng đảm bảo an ninh năng lượng trong một thế giới ngày càng hỗn loạn, nhưng biến đổi khí hậu sẽ viết lại những sự chắc chắn cũ này”, Dorfman nói.

“Các nhà máy năng lượng hạt nhân phải rút nước từ nguồn nước lớn để làm mát reaktor của họ, vì vậy chúng thường được xây dựng gần biển,” Dorfman nhấn mạnh. “Hai trong số năm nhà máy hạt nhân hoạt động ở ven biển và ít nhất 100 nhà máy đã được xây dựng chỉ vài mét trên mực nước biển.

Trong một thế giới ngày càng hỗn loạn do biến đổi khí hậu, đó là một vấn đề, Dorfman lập luận.

“Một báo cáo mới của Học viện Chiến tranh Quân đội Hoa Kỳ cũng cho biết rằng các cơ sở năng lượng hạt nhân có rủi ro cao bị đóng cửa tạm thời hoặc vĩnh viễn do đe doạ từ biến đổi khí hậu — với 60% dung lượng hạt nhân của Hoa Kỳ có rủi ro từ việc nước biển dâng, cơn bão mãnh, và thiếu nước làm mát.”

Liệu hạt nhân hợp nhất có thể cứu chúng ta? Không lâu trước đây, Đảng Bảo thủ của Boris Johnson đã tỏ ra lạc quan về triển vọng của một lò phản ứng có khả năng khai thác sức mạnh bên trong các ngôi sao đến năm 2040. Thomas Nicholas, một sinh viên nghiên cứu tiến sĩ về khoa học plasma và năng lượng hợp nhất tại Đại học York, đã làm sáng tỏ tình hình vào năm 2019:

“Khác với các nhà máy năng lượng hạt nhân hiện tại — chia nguyên tử trong quá trình gọi là phân hạch — hạt nhân hợp nhất liên kết các hạt nhân nguyên tử với nhau. Điều này tạo ra nhiều năng lượng hơn nhiều so với phân hạch và không tạo ra chất thải hạt nhân cấp cao.”

Do tình trạng nghiên cứu về hợp nhất còn rất non trẻ (điều mà nhiều người khen ngợi như một đột phá gần đây vẫn đưa thế giới vào đúng đường có thể có những nhà máy điện hợp nhất minh họa đến năm 2050), Nicholas lập luận rằng:

Vai trò khả thi cho hợp nhất sẽ là nguồn năng lượng trong một xã hội hậu tảo. ... Chính sách khí hậu nên ưu tiên triển khai các công nghệ đã được chứng minh ngay lập tức, mà không phụ thuộc vào những giải pháp dựa trên giả thuyết. Ngăn chặn biến đổi khí hậu quá quan trọng để để lại cho phút cuối cùng.

Bài viết này của Jack Marley Biên tập viên Môi trường + Năng lượng, bản tiếng Anh của Anh, được đăng lại từ The Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc bài viết gốc.