Trong thập kỷ qua, ngành năng lượng đã có nhiều thay đổi lớn nhờ vào những tiến bộ trong công nghệ… 

Trong bối cảnh toàn cầu đẩy mạnh cắt giảm khí thải carbon, câu hỏi nên tập trung vào năng lượng hạt nhân hay năng lượng tái tạo vẫn còn nhiều tranh cãi. Mỗi loại hình năng lượng đều có ưu và nhược điểm riêng, và sự phát triển của công nghệ đang góp phần định hình tương lai của ngành năng lượng thế giới.

NHỮNG BƯỚC TIẾN CÔNG NGHỆ CỦA NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN VÀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO 

Năng lượng hạt nhân từ lâu được đánh giá cao nhờ khả năng cung cấp nguồn điện ổn định mà không gây ô nhiễm không khí. Tuy nhiên, quá trình sản xuất điện từ năng lượng hạt nhân phụ thuộc vào phản ứng phân hạch, trong đó các nguyên tử uranium hoặc plutoni bị tách ra, giải phóng nhiệt lượng lớn để tạo hơi nước, quay tuabin và sản xuất điện.

Mặc dù hiệu quả, nhưng các vấn đề về chất thải phóng xạ, an toàn và chi phí xây dựng cao vẫn là rào cản lớn trong việc mở rộng quy mô loại hình năng lượng này. Tuy nhiên, trong thập kỷ qua, sự phát triển của lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR) đã tạo ra bước đột phá trong lĩnh vực này.

SMR có kích thước chỉ bằng khoảng một phần ba so với các lò phản ứng truyền thống và có thể được sản xuất hàng loạt trong nhà máy, sau đó vận chuyển đến địa điểm lắp đặt. Điều này giúp giảm đáng kể chi phí xây dựng và thời gian triển khai.

Theo Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE), SMR yêu cầu vốn đầu tư ban đầu thấp hơn đáng kể so với các lò phản ứng lớn, đồng thời cung cấp nguồn điện linh hoạt, góp phần ổn định lưới điện và hỗ trợ quá trình khử carbon.

Ưu điểm đáng chú ý là SMR là hệ thống an toàn thụ động, cho phép lò phản ứng tự động ngừng hoạt động trong trường hợp khẩn cấp, giảm thiểu nguy cơ xảy ra sự cố nghiêm trọng như ở các lò phản ứng thế hệ cũ. Ngoài ra, thiết kế mô-đun của SMR còn mang lại khả năng mở rộng linh hoạt, giúp các quốc gia có thể triển khai nguồn năng lượng hạt nhân sạch mà không phải chịu gánh nặng tài chính quá lớn như khi xây dựng các nhà máy truyền thống.

Trong khi đó, năng lượng tái tạo – bao gồm điện mặt trời, điện gió và thủy điện có thể tạo ra điện mà không cần đốt nhiên liệu hóa thạch, mặc dù góp phần đáng kể vào việc giảm phát thải khí nhà kính. Tuy nhiên, thách thức lớn nhất của năng lượng tái tạo là sự phụ thuộc vào thời tiết. Điện mặt trời chỉ hoạt động khi có nắng, điện gió chỉ hiệu quả khi có gió.

Mặc dù vậy, cũng cần ghi nhận rằng trong thập kỷ qua, sự phát triển của công nghệ đã giúp chi phí sản xuất năng lượng tái tạo đã giảm mạnh, đồng thời khả năng lưu trữ điện cũng ngày càng được cải thiện. 

Theo đó, trong vòng một thập kỷ qua, chi phí lắp đặt hệ thống điện mặt trời đã giảm tới 90%, giúp nhiều hộ gia đình và doanh nghiệp tiếp cận nguồn năng lượng này dễ dàng hơn. Đồng thời, công nghệ quang điện cũng có những bước tiến vượt bậc, nâng cao hiệu suất tấm pin từ mức trung bình 15% lên hơn 23%. Công suất của các tấm pin mặt trời dân dụng cũng đã tăng từ 250W lên hơn 450W, thậm chí một số mẫu tiên tiến có thể đạt trên 700W.

Hay theo Statista, hệ số công suất của tua-bin gió đã tăng từ 27% năm 2010 lên 36% vào năm 2023, thậm chí đạt mức cao nhất 39% vào năm 2021. Điều này là nhờ vào công nghệ tua-bin tiên tiến hơn, cách bố trí hợp lý hơn và khả năng kết nối với lưới điện hiệu quả hơn. Do đó, điện gió đang trở thành một nguồn năng lượng tái tạo ổn định và cạnh tranh hơn.

XU HƯỚNG KẾT HỢP HAI LOẠI MÔ HÌNH NĂNG LƯỢNG 

Nhắc đến năng lượng hạt nhân, nhiều người vẫn lo ngại về tính an toàn, phần lớn do ảnh hưởng từ các sự cố nghiêm trọng trong quá khứ như thảm họa Chernobyl (1986) và Fukushima (2011). 

Tuy nhiên, công nghệ hạt nhân hiện đại đã có nhiều cải tiến đáng kể. Các lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR) được thiết kế đơn giản hơn và tích hợp các hệ thống an toàn tiên tiến. Những cơ chế an toàn thụ động như làm mát tự nhiên, lưu thông trọng lực và tự động ngừng hoạt động khi xảy ra sự cố giúp giảm thiểu nguy cơ rò rỉ phóng xạ mà không cần sự can thiệp của con người hay nguồn điện bên ngoài. Nhờ vậy, mức độ an toàn của điện hạt nhân đã được nâng cao đáng kể.

Dù vậy, vấn đề xử lý chất thải phóng xạ vẫn còn là bài toán bỏ ngỏ, khiến không ít dự án nhà máy điện hạt nhân trên toàn cầu vấp phải sự phản đối.

Trong khi đó, năng lượng tái tạo như điện gió và điện mặt trời thường nhận được sự ủng hộ cao hơn, bởi đây là những nguồn năng lượng sạch, không gây ô nhiễm và gắn liền với xu hướng phát triển bền vững.

Tuy nhiên, không phải lúc nào các dự án năng lượng tái tạo cũng được ủng hộ. Các trang trại điện gió và điện mặt trời quy mô lớn đôi khi bị phản đối vì chiếm nhiều diện tích đất, làm thay đổi cảnh quan và có thể ảnh hưởng đến môi trường sống của động vật hoang dã. Chẳng hạn, các trại điện gió có thể tác động đến quần thể chim và dơi, trong khi các dự án điện mặt trời có thể làm thay đổi hệ sinh thái khu vực.

Theo bà Dianne Plummer, nhìn chung, cả năng lượng hạt nhân và năng lượng tái tạo luôn tồn tại những thách thức riêng . Do đó, việc minh bạch thông tin, cải tiến công nghệ và giảm thiểu tác động môi trường sẽ là yếu tố quan trọng giúp các nguồn năng lượng này được chấp nhận rộng rãi hơn trong tương lai.

Bà cũng dự đoán ngành năng lượng trong tương lai sẽ hướng tới một mô hình kết hợp, trong đó năng lượng hạt nhân và năng lượng tái tạo bổ trợ lẫn nhau. Các lò phản ứng tiên tiến, đặc biệt là lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR), có thể hoạt động song song với điện mặt trời và điện gió để vừa tạo ra nguồn năng lượng ổn định vừa giảm thiểu tác động đến môi trường.