Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) gần đây đã công bố ba báo cáo về cách thức thương mại hóa những công nghệ năng lượng sạch chủ chốt, trong đó có lộ trình triển khai các hệ thống lò phản ứng hạt nhân tiên tiến.
Báo cáo Pathways to Commercial Liftoff: Advanced Nuclear report chỉ ra, nhằm đạt mức phát thải ròng 0% vào năm 2050, Hoa Kỳ sẽ cần thêm 550-770 GW năng lượng sạch và tin cậy, bổ trợ cho năng lượng tái tạo – vốn dĩ thất thường và có tính biến thiên.
Chỉ có một số ít lựa chọn cho năng lượng sạch và tin cậy. Năng lượng hạt nhân là một “tài sản” đã qua kiểm chứng có thể mang lại nguồn điện không phát thải và ổn định trên quy mô lớn.
Dựa trên các mô hình khác nhau, báo cáo ước tính công nghệ hạt nhân tiên tiến có thể cung cấp thêm công suất khoảng 200 GW điện vào năm 2050.
5 biểu đồ trong bài viết sẽ diễn giải lý do và cách thức thực hiện.
Điện hạt nhân: Tài sản chủ chốt
Thế hệ hạt nhân tiên tiến cho phép hiện thực hóa lưới điện khử cacbon – món giá trị “độc nhất vô nhị” giữa công cuộc chuyển đổi năng lượng của cộng đồng, nhằm thoát khỏi nhiên liệu hóa thạch.
Ở biểu đồ bên dưới, năng lượng hạt nhân đạt hầu như mọi tiêu chí: tạo ra điện sạch, cung cấp năng lượng ổn định để bổ trợ cho các nguồn năng lượng tái tạo thường xuyên bất định, sử dụng đất hiệu quả và không cần nhiều công trình truyền tải.
Cũng có thể khai thác lò phản ứng tiên tiến cho các ứng dụng khác, chẳng hạn như sản xuất hydro sạch hoặc khử muối nước, giúp đáp ứng nhu cầu của bất cứ cộng đồng nào.
Biểu đồ 1: Những yếu tố cho thấy vị thế giá trị của hạt nhân khi so sánh với các nguồn năng lượng khác
Thế hệ hạt nhân tiên tiến: Lợi ích kinh tế và việc làm chất lượng cao
Theo báo cáo ước tính, các lò phản ứng mô-đun nhỏ đem lại gần 240 việc làm cố định trên mỗi gigawatt điện, còn các lò phản ứng quy mô lớn truyền thống hiện sử dụng khoảng 500 việc làm trên mỗi GW.
Trong suốt quá trình chuyển đổi năng lượng sạch, nếu đem so găng mức chi trả nhân công của các ngành công nghiệp phát điện khác nhau thì điện hạt nhân tạo ra việc làm với tiền lương cao hơn. Biểu đồ 2 dưới đây cho thấy rõ điều này.
Một nghiên cứu của DOE năm 2022 cho thấy, với gần 400 địa điểm nhà máy điện than hiện có và đã ngừng hoạt động, sẽ rất phù hợp để khởi tạo một nhà máy điện hạt nhân tiên tiến. Quá trình chuyển đổi từ than sang hạt nhân này có thể làm gia tăng công suất hạt nhân ở Hoa Kỳ, mang lại những công việc với thù lao hậu hĩnh cũng như lợi ích kinh tế cho các cộng đồng từng chứa cơ sở nhà máy điện than trước đó.
Biểu đồ 2: So sánh tiền lương tương ứng với việc làm trong các ngành công nghiệp phát điện
Công nghệ hạt nhân mới: Phải hành động ngay bây giờ!
Nếu năm 2030 bắt đầu sử dụng công nghệ hạt nhân mới và đến năm 2040 công suất điện tăng đều đặn 13 gigawatt (GW)/năm, thì 10 năm sau, Hoa Kỳ có thể sử dụng thêm 200 GW.
Trong một kịch bản khác, nếu trì hoãn đến năm 2036 mới triển khai ở quy mô lớn, có thể đe dọa các mục tiêu khử cacbon của Hoa Kỳ. Ngoài ra, có nguy cơ dẫn đến gia tăng 50% lượng vốn cần thiết để đạt được công suất mục tiêu 200GW và gây ra vấn đề Đăng ký nhận khuyến mãi quá mức (OVERBUILD) chuỗi cung ứng như biểu đồ 3 cảnh báo.
Biểu đồ 3: Các kịch bản mở rộng phát triển công nghệ hạt nhân mới, kéo theo các yêu cầu năng lực cơ sở công nghiệp
Tính khác biệt về chi phí: Dự án thiết kế hạt nhân tiên tiến và các thiết kế Đăng ký nhận khuyến mãi vượt quá ngân sách gần đây
Theo báo cáo, chi phí vốn Đăng ký nhận khuyến mãi ở thị giá hiện tại (overnight capital costs) nhà máy điện hạt nhân tiên tiến đầu tiên (first-of-a-kind – FOAK) dự kiến dao động từ ~$6.000-$10.000 mỗi kilowatt.
Khi triển khai các nhà máy tiên tiến thứ n (Nth-of-a-kind – NOAK), chi phí này được kỳ vọng giảm đi 40%.
Biểu đồ 4 dưới đây nêu bật các yếu tố then chốt hỗ trợ cắt giảm chi phí vốn Đăng ký nhận khuyến mãi nhờ cải tiến trong quá trình lập kế hoạch dự án, tiêu chuẩn hóa, giảm thời gian Đăng ký nhận khuyến mãi , mô đun hóa và phát triển chuỗi cung ứng.
Biểu đồ 4: Phân loại các hạng mục giúp giảm chi phí vốn khi triển khai thế hệ hạt nhân tiên tiến từ FOAK đến NOAK
Lộ trình triển khai ở quy mô thương mại
Theo báo cáo, việc triển khai toàn diện công nghệ hạt nhân tiên tiến sẽ diễn ra theo ba giai đoạn gối nhau.
Giai đoạn đặt hàng: Để xúc tiến quy mô thương mại ở Hoa Kỳ, cần có sổ đặt hàng cam kết triển khai 5-10 nhà máy có chung ít nhất một thiết kế lò phản ứng, từ đó giúp các nhà cung cấp ra quyết định đầu tư vốn, hạ chi phí vốn Đăng ký nhận khuyến mãi ở thị giá hiện tại đối với các nhà máy thứ n được triển khai.
Giai đoạn phân phối: Việc phân phối dự án FOAK cũng cần hợp lý về thời gian và ngân sách, tạo nhu cầu ổn định cho các dự án NOAK.
Giai đoạn công nghiệp hóa: Giai đoạn này đòi hỏi phải mở rộng quy mô lực lượng 88 com the gioi đỉnh cao, chuỗi cung ứng nhiên liệu và linh kiện, cấp phép.
Như biểu đồ 5 bên dưới, Hoa Kỳ hiện đang trong giai đoạn thử nghiệm công nghệ và cần nhanh chóng tăng tốc đến giai đoạn đặt hàng đã cam kết.
Biểu đồ 5: Lộ trình mở rộng quy mô ngành công nghiệp hạt nhân tiên tiến để đáp ứng các mục tiêu khử cacbon vào năm 2050
Bước tiếp theo
Thế hệ hạt nhân tiên tiến có tiềm năng tăng cường an ninh năng lượng, tạo ra nguồn điện tin cậy, hợp lý về giá cả ở Hoa Kỳ và đem đến nhiều cơ hội mới phát triển kinh tế cho người dân.
Báo cáo khuyến nghị ngành công nghiệp, nhà đầu tư, Link Mobile Đăng Ký J88 và các bên liên quan hợp tác với nhau, đảm bảo công nghệ hạt nhân tiên tiến được nhân rộng thành công trên quy mô thương mại trước khi quá muộn để đạt được các mục tiêu quốc gia về khử cacbon.
Báo cáo The Pathways to Commercial Liftoff: Advanced Nuclear là nỗ lực chung giữa Văn phòng Thử nghiệm Năng lượng sạch, Văn phòng Chuyển đổi công nghệ và Văn phòng Chương trình cho vay (Loan Programs Office) với sự hỗ trợ kỹ thuật của Văn phòng Năng lượng hạt nhân.
Biên dịch: Phạm Thị Thu Trang
