Cơ cấu điện California (Hoa Kỳ) sẽ ra sao nếu bỏ điện hạt nhân vào năm 2025?

Trao đổi của chuyên gia Tạp chí Năng lượng Việt Nam về phát triển điện hạt nhân Trong bối cảnh tiến tới phát thải CO2 bằng không, giá nhiên liệu tăng cao do thế giới phục hồi sau đại dịch và cấm vận liên quan đến khủng hoảng Nga - Ucraina, điện hạt nhân được nhiều chính phủ quan tâm trở lại. Mặc dù chưa được coi là năng lượng tái tạo, nhưng điện hạt nhân là nguồn năng lượng ít phát thải khí nhà kính, có tính ổn định và mức an ninh năng lượng cao.

Điện hạt nhân ở Việt Nam - Nên tiến, hay lùi? Tiến hay lùi, với điện hạt nhân của Việt Nam sẽ do cấp có thẩm quyền quyết định. Nhưng PGS, TS. Vương Hữu Tấn [*] - người có nhiều năm nghiên cứu về vấn đề này cho rằng: Điện hạt nhân là cần thiết với nước ta, đặc biệt khi Chính phủ đã cam kết zero carbon vào năm 2050.

Làm thế nào để điện hạt nhân phù hợp với chính sách năng lượng của quốc gia? Điện hạt nhân là nguồn cung cấp điện năng ổn định, cạnh tranh, ít thải cacbon, thân thiện với môi trường, nhưng nhiều quốc gia vẫn còn đắn đo. Trong bối cảnh khủng hoảng năng lượng, biến đổi khí hậu cực đoan và mục tiêu trung hòa carbon đến gần thì điện hạt nhân lại càng bức thiết.

Việt Nam có nên quay lại phát triển điện hạt nhân? Sau 5 năm thực hiện chủ trương của Trung ương dừng đầu tư dự án điện hạt nhân Ninh Thuận, có thể thấy đây là quyết sách đúng đắn và phù hợp thực tiễn khi đó. Tuy vậy, các chuyên gia cho rằng: Trong tình hình mới hiện nay và trước bài toán bảo đảm an ninh năng lượng, cũng như hiện thực hóa cam kết phát thải bằng “0” ròng (Net Zero Emission) của Việt Nam tại COP26, vấn đề phát triển điện hạt nhân cần được đặt ra và xem xét toàn diện để sớm có đề xuất hợp lý.

Thực trạng điện hạt nhân của bang California:

Theo trang tin trực tuyến Calmatters.org (CMO) của California, Thống đốc bang Newsom đang tìm kiếm quỹ để giữ cho Nhà máy điện hạt nhân (ĐHN) Diablo Canyon hoạt động trong giai đoạn chuyển tiếp và đóng cửa nhà máy điện hạt nhân vĩnh viễn vào giai đoạn 2025 - 2030.

Bài viết của CMO số ra trung tuần tháng 5/2022 cho biết: Vấn đề California quan tâm vẫn chưa tìm được câu trả lời: Làm thế nào nó có thể ngừng đốt nhiên liệu hóa thạch trong khi vẫn đảm bảo cung cấp tin cậy từ lưới điện? Câu hỏi hiện đã trở thành tâm điểm tranh luận về việc sử dụng năng lượng hạt nhân của bang lẫn liên bang.

Phải nói ngay rằng, năng lượng hạt nhân không phải nhiên liệu hóa thạch, nên nó không tạo ra lượng khí nhà kính làm hành tinh nóng lên. Tuy vậy, nhiều người vẫn viện lý do về mối đe dọa an toàn và lưu trữ chất thải phóng xạ.

Giờ đây, gần 6 năm sau quyết định đóng cửa nhà máy điện hạt nhân cuối cùng của California, Diablo Canyon với công suất 2.240 megawatt, Thống đốc Gavin Newsom cho biết: Đang xem xét nộp đơn xin tài trợ liên bang để giữ nhà máy này hoạt động sau thời gian đóng cửa theo lịch vào năm 2025. Theo thống đốc, ĐHN là nguồn nhằm tránh tình trạng mất điện và thiếu điện khi tiểu bang chuyển sang năng lượng tái tạo và chống chọi với nắng nóng khắc nghiệt, cháy rừng, hạn hán, lũ lụt. Tuy nhiên, chính quyền bang cũng cần được chủ sở hữu nhà máy là hãng Pacific Gas & Electric (PG&E) đồng ý.

Theo giới chuyên gia, nếu Diablo Canyon bị đóng cửa, các quan chức bang sẽ phải tìm cách thay thế số megawatt đã mất bằng các nguồn điện khác. Kế hoạch chưa phải là cuối vì PG&E vẫn cần được Ủy ban Tiện ích Công cộng (CPUC) của California phê duyệt. Nó cần có sự hỗ trợ từ các nhóm xanh khác nhau, bao gồm Hội đồng Bảo vệ Tài nguyên Thiên nhiên và Bạn bè của Trái đất. Nhưng các nhà bảo vệ môi trường khác như Friends of Diablo Canyon mới thành lập gần đây, đã lập luận rằng: Việc đóng cửa một nguồn năng lượng không phát thải carbon khổng lồ như vậy là chưa hợp lý, nhất là biến đổi khí hậu đang là một ưu tiên chính.

Đôi nét về Diablo Canyon và sự lệ thuộc vào năng lượng hạt nhân của người California:

Nhà máy điện hạt nhân Diablo Canyon cung cấp đủ năng lượng cho 3 triệu người. Nhà máy nằm trên bờ biển miền trung California, cung cấp năng lượng cho lưới điện của bang từ năm 1985. Chỉ vài năm sau khi khởi công, hãng PG&E nhận ra địa điểm này nằm gần một số đường đứt gãy địa chấn. Điều đó đã làm nảy sinh các vụ kiện tụng và các cuộc biểu tình lớn trên toàn bang. Đỉnh điểm là vụ bắt giữ lớn nhất trong lịch sử phong trào chống hạt nhân của nước Mỹ. Bất chấp sự phản đối, nhà máy vẫn được hoàn thành, hiện nhà máy sử dụng khoảng 1.500 công nhân với công suất đặt 2.240 MW.

Theo Ủy ban Năng lượng California (CEC): Đện hạt nhân chiếm 9,3% điện năng của California năm 2020, khí đốt tự nhiên là nguồn chính chiếm khoảng 37%. Theo CEC, hầu hết năng lượng hạt nhân của California được tạo ra bởi Diablo Canyon, nhưng bang này vẫn phải nhập điện hạt nhân từ bang Arizona và Washington.

Hiện tại, trong mỗi 28 bang của Mỹ có ít nhất một lò phản ứng hạt nhân thương mại, nhưng một số cũng đang phải đối mặt với khả năng đóng cửa trong những thập kỷ tới. Mười hai lò phản ứng thương mại đã đóng trong thập kỷ qua, gồm ở New York, Massachusetts, Nebraska và Lowa. Tuy nhiên, vẫn có một số lò phản ứng hạt nhân mới đang được xây dựng, như NuScale Power có trụ sở tại Oregon gần đây đã được chấp thuận xây dựng các lò phản ứng thử nghiệm ở Idaho, dự kiến hoàn thành vào năm 2029 và 2030.

Vào năm 2016, PG&E đã công bố kế hoạch đóng cửa vĩnh viễn Diablo Canyon. Ủy ban CPUC đã chấp thuận việc đóng cửa vào năm 2018, sau khi công ty đạt được thỏa thuận dàn xếp với các nhóm vận động và các nhà bảo vệ môi trường. Một lò phản ứng dự kiến ​​đóng cửa vào năm 2024, tiếp đến là lò phản ứng thứ hai vào năm 2025.

Năng lượng hạt nhân được tạo ra từ việc phân rã các nguyên tử uranium trong lò phản ứng. Quá trình này, được gọi là phân hạch, tỏa nhiệt tạo ra hơi nước, sau đó được sử dụng quay các tua bin để phát điện. Nhà máy cung cấp năng lượng 24/7, đáng tin cậy, nhưng vận hành nhà máy vẫn còn rủi ro gây hậu quả cho cộng đồng và môi trường. Các nhà máy hạt nhân cần tới nước như một cơ chế làm mát. Nước đó thường được thải trở lại đại dương ở nhiệt độ cao hơn nên có thể gây hại cho môi trường sống của biển. Trong khi các nhà máy ĐHN không tạo ra khí nhà kính, nhưng lại tạo ra một sản phẩm phụ độc hại, đó là nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng, phải được chôn lấp một cách an toàn.

Những người phản đối năng lượng hạt nhân cho rằng: Người da màu, bao gồm cả người da đen, người Latinh và cộng đồng người Mỹ bản địa dễ bị tổn hại do khai thác uranium cũng như việc xử lý và lưu trữ chất thải phóng xạ. Greenpeace cho biết: Các công ty vận hành các nhà máy này từ lâu đã sử dụng đất bản địa của tổ tiên và các khu vực khác gần các cộng đồng khó khăn để cung cấp nguyên liệu và bảo quản nhiên liệu đã qua sử dụng.

Ngoài ra, Greenpeace còn nhấn mạnh đến cơ sở hạ tầng của Diablo Canyon, nó đã lỗi thời và thiếu sót. Động đất là mối quan tâm hàng đầu, như thảm họa hạt nhân năm 2011 ở Fukushima (Nhật Bản) do một trận động đất và sóng thần gây ra.

Cơ cấu điện California sẽ ra sao nếu ĐHN không còn vào năm 2025 - 2030?

Thống đốc bang Gavin Newsom thừa nhận, kế hoạch nhằm giảm sự phụ thuộc vào năng lượng hạt nhân không phải là quá trình chuyển đổi đơn giản. Các dự án năng lượng tái tạo đã phải đối mặt với sự chậm trễ do đại dịch và hạn hán ngày càng tồi tệ hơn khiến thủy điện giảm. Các đợt nắng nóng và nhu cầu điện tăng cao đã gây ra hiện tượng mất điện.

Diablo Canyon bắt đầu hoạt động năm 1985 hiện đang phải đối mặt với những tranh cãi về tác động của nó đối với các hệ sinh thái dưới nước, chất thải độc hại và nguy cơ động đất nên dự kiến ​​đóng cửa vào năm 2025 dường như là một bước đi chắc chắn trong hành trình hướng tới một tương lai xanh hơn của California. Nhiều nhà máy từng nằm rải rác ở California đã lần lượt đóng cửa theo đạo luật được thông qua vào năm 1976, cấm xây dựng các nhà máy hạt nhân mới cho đến khi chất thải có thể được xử lý vĩnh viễn. Điều đó khiến Diablo Canyon trở thành nhà cung cấp năng lượng hạt nhân duy nhất.

Các chính sách năng lượng đang thay đổi đã lấn át hạt nhân. Trong 10 năm qua, những xu hướng lớn đã xuất hiện, như sự bùng nổ khai thác mỏ khí, tràn ngập khí đốt tự nhiên giá rẻ ở Mỹ, điều này đã gây áp lực giảm giá điện ở khắp mọi nơi. Ở California, điều này được kết hợp bởi một yếu tố thứ hai - đó là nhu cầu điện bão hòa, ngưng trệ. Điều đó có nghĩa nhà máy ĐHN Diablo Canyon ngày càng nhận được ít tiền hơn từ lượng điện mà nó bán ra, nên việc nâng cấp tháp làm mát và các chi phí cố định khác liên quan đến việc vận hành các lò phản ứng lớn gặp khó khăn hơn, trong khi đó các chính sách hỗ trợ cho điện gió và điện mặt trời lại được quan tâm. Bang hiện nhận được khoảng 10% điện năng từ các tấm pin mặt trời tập trung và trên mái nhà nên năng lượng tái tạo đang đe dọa loại bỏ hạt nhân.

Hiện tại, California đang cắt giảm (tức là không sử dụng) một số lượng gió và mặt trời dư thừa, nhưng nếu nhà nước muốn tiếp tục tăng cường năng lượng mặt trời, thì điều này ít khả thi. Có một số lựa chọn để giảm thiểu "đường cong con vịt" của phụ tải, California có thể liên kết với các lưới điện lân cận để chia sẻ phụ tải. Các nhà máy có thể triển khai nhiều pin lưu trữ hơn để thay thế một phần năng lượng mặt trời dư thừa cho việc sử dụng vào buổi sáng và ban đêm. Họ có thể cố gắng sắp xếp nhu cầu năng lượng để nó phù hợp hơn với các đỉnh năng lượng mặt trời. Về lý thuyết, năng lượng tái tạo, lưu trữ và hạt nhân có thể hoạt động tốt cùng nhau. Nhưng cũng có một lựa chọn khác: PG&E có thể chỉ cần đóng cửa các lò phản ứng hạt nhân lớn, không linh hoạt của mình để tạo thêm chỗ cho năng lượng mặt trời và gió, trong khi các nhà máy điện khí linh hoạt hơn có thể lên xuống dễ dàng theo đường cong đó.

Trước tất cả những thách thức khác mà Diablo Canyon đang phải đối mặt phải kể đến giá điện thấp, chi phí nâng cấp tốn kém nhưng PG&E vẫn chọn phương án sau: Công ty hiện đang đề xuất ngừng hoạt động các lò phản ứng khi giấy phép liên bang của họ hết hạn vào năm 2024 và 2025. Đổi lại, chính quyền bang sẽ đồng ý gia hạn hợp đồng thuê nhà máy trong thời gian ngắn và loại bỏ yêu cầu đối với các tháp tỏa nhiệt mới đắt tiền.

Vấn đề là khi các nhà máy hạt nhân này bị đóng cửa, chúng thường được thay thế (một phần) bằng khí đốt tự nhiên, hoặc thậm chí điện than, khiến lượng khí thải CO2 tăng.

Việc đóng cửa ĐHN Diablo Canyon cũng là câu hỏi chính quyền bang California trăn trở có liên quan đến năng lượng tái tạo và hiệu quả của nó.

Ngoài ra, điều gì sẽ xảy ra nếu giá khí đốt tự nhiên tăng đột biến, hoặc nếu nhu cầu tăng nhanh hơn dự kiến ​​(giả sử do sự nóng lên toàn cầu khiến việc sử dụng máy điều hòa không khí tăng cao)? Liệu California có hối hận vì đã đóng cửa một nguồn điện giá rẻ đáng tin cậy vì những lo ngại về kinh tế ngắn hạn? Thị trường năng lượng có thể khó dự đoán. Một khi PG&E bắt đầu sa thải công nhân và ngừng hoạt động nhà máy, họ sẽ không thể quay trở lại nếu gặp tình huống bất ngờ.

Và một câu hỏi khác cũng không kém phần rắc rối: Làm thế nào để đề xuất của PG&E chống lại một kế hoạch thay thế, trong đó Diablo Canyon vẫn hoạt động và cùng năng lượng tái tạo thay thế nhiên liệu hóa thạch? Hoàn toàn hợp lý khi lượng khí thải sẽ giảm nhanh hơn nữa nếu PG&E tiếp tục vận hành nhà máy ĐHN và thực hiện tất cả các khoản đầu tư vào gió và năng lượng mặt trời đã lên kế hoạch.

Tuy nhiên, số phận của Diablo Canyon vẫn chưa được định đoạt. Ủy ban CPUC vẫn phải xem xét và phê duyệt kế hoạch của PG & E, do vậy, vẫn còn cơ hội để ĐHN tồn tại.

Theo một nghiên cứu chung thực hiện năm 2021 giữa Stanford và MIT, nếu Diablo Canyon đóng cửa, việc duy trì một lưới điện trung hòa carbon vào năm 2045 sẽ cần ít nhất 18 gigawatt năng lượng mặt trời (NLMT) với hệ thống lưu trữ năng lượng. Để xây dựng các cơ sở NLMT kiểu này, California sẽ cần diện tích khoảng 90.000 mẫu đất so với địa điểm Diablo Canyon hiện chỉ rộng 900 mẫu. Việc tìm kiếm mặt bằng không hề đơn giản, nhất là khi nhà nước yêu cầu phải bảo tồn 30% diện tích đất tự nhiên và ven biển vào năm 2030.

Nhưng trong những năm gần đây, bối cảnh năng lượng đã thay đổi. California đã cam kết chạy bằng 100% điện tái tạo vào năm 2045. Để đạt được điều đó, nó cần phải tăng gấp ba công suất đặt hiện tại của các nguồn NLTT với “tốc độ phá kỷ lục”. Cuộc khủng hoảng khí hậu cũng đã khiến lưới điện bị căng thẳng. Một trận hạn hán lịch sử đã khiến miền tây nước Mỹ suy giảm mực nước, đe dọa sản xuất thủy điện và nhiệt độ tăng vọt đã gây ra sự gia tăng trong việc sử dụng năng lượng, dẫn đến nguy cơ mất điện theo mùa. Cháy rừng cũng đe dọa gián đoạn, làm mất đường truyền tải và phân phối.

Lucas Davis - một chuyên gia về kinh tế năng lượng và là giáo sư tại Đại học California Berkeley, cho biết: “Đây là một thách thức khi một nguồn cung cấp chính đóng cửa, sẽ có ít nguồn cung hơn nên đẩy giá bán buôn lên. Với việc các thành phố bắt buộc loại bỏ khí đốt tự nhiên và ngày càng nhiều người tiêu dùng chuyển sang sử dụng ô tô điện, nhu cầu về điện cũng dự kiến ​​sẽ tăng, khiến giá cả tăng vọt”.

Theo một phân tích của Liên minh các nhà khoa học được công bố vào năm ngoái: Nếu quá trình khử cacbon không được gia tăng nhanh chóng, California sẽ phát thải thêm 15,5 triệu tấn khí nhà kính khi đóng cửa Diablo Canyon. Alex Trembath - thuộc Viện Đột phá cho biết: Việc Diablo đóng cửa có thể tạo ra nhiều khí thải hơn là giảm lượng khí thải. “Việc giữ lại nhà máy sẽ không cản trở các nguồn năng lượng tái tạo mới, thay vào đó những nguồn mới đó có thể hướng tới việc cung cấp nhiều năng lượng hơn cho lưới điện, thay vì chỉ lấp khoảng trống mà Diablo tạo ra” - Trembath nhấn mạnh.

Ngay cả Gavin Newsom - người đã tạo ra cuộc thảo luận về việc đóng cửa Diablo vào năm 2016 với tư cách là Thống đốc. Nhưng năm nay Gavin Newsom lại đang đối mặt với những thách thức đáng kể về năng lượng với tư cách là người đứng đầu bang. Gavin Newsom thẳng thắn ủng hộ việc kéo dài tuổi thọ cho nhà máy trước khi đóng cửa vĩnh viễn. Gavin Newsom nói với tờ Los Angeles Times rằng: Quỹ đạo hiện tại của nó có thể còn quá sớm. Tuy nhiên, vị Thống đốc này cũng đang lo vấn đề nan giải, đó là tài chính.

Theo báo cáo của Cơ quan Điều hành Hệ thống Độc lập California (CAISO): Bang này đã đạt kỷ lục 95% nhu cầu điện tức thì được cung cấp bởi năng lượng sạch. Lưới điện không bị hỏng, đèn không tắt và mọi người không nhận ra nền kinh tế lớn thứ năm trên thế giới đang được cung cấp gần như hoàn toàn bằng điện sạch trong khoảnh khắc thoáng qua đó. Nhưng đó cũng là chỗ lưng võng nhất của "đường cong con vịt" phụ tải.

Theo dự báo của Cơ quan Tài nguyên Thiên nhiên California (CNRA): Nhiệt độ trung bình hàng năm đã tăng hơn 1 độ F. Nhiệt độ trung bình hàng ngày dự kiến sẽ tăng tới 5,8 độ F vào giữa thế kỷ và lên tới 8,8 độ F vào năm 2100. Lý do đa dạng như cháy rừng, thải khí nhà kính... Trong những năm gần đây, người dân California đã tận mắt chứng kiến ​​những tác động của biến đổi khí hậu. Những tác động này đến nhanh hơn và với sức mạnh lớn hơn dự đoán dưới dạng nắng nóng kỷ lục, hạn hán kéo dài, cháy rừng chết người, mực nước biển dâng cao và tần suất, cường độ lũ lụt tăng lên. Bất chấp sự tăng trưởng đáng kể về năng lượng tái tạo ở California, lượng khí thải carbon từ các nguồn năng lượng nhiên liệu hóa thạch vẫn tiếp tục chiếm một phần đáng kể trong lượng khí thải nhà kính trên toàn bang.

California hướng trọng tâm tới việc tiết kiệm năng lượng và các tiêu chuẩn xây dựng, thiết bị tích cực đã giúp tiểu bang giữ hóa đơn năng lượng cho các khách hàng dân cư, công nghiệp ở mức thấp nhất trên toàn quốc. Năm nay, California đứng đầu Mỹ là nhà sản xuất năng lượng tái tạo. California đã cấm đầu tư vào nhiệt điện than mới. Chưa hết, California còn dẫn đầu quốc gia về các dự án lưu trữ năng lượng với gần 50 GW đang được phát triển và đang bắt đầu loại bỏ dần việc phát điện bằng khí tự nhiên.

Các hành động cụ thể về năng lượng của California gồm: Cải thiện độ chính xác của dự báo nhu cầu để phân tích tốt hơn các điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt. Phấn đấu đạt 2,4 GW năng lượng tái tạo mới, tương đương với một nhà máy điện và phấn đấu đạt 2 GW năng lượng dự trữ bằng pin. Giải quyết các vấn đề về đường truyền tải liên quan đến Intertie California-Oregon để đảm bảo nhập điện tin cậy nhiều hơn từ Tây Bắc Thái Bình Dương. Tối đa hóa sự phối hợp khu vực giữa các dự án để hỗ trợ năng lượng phát triển. Mở rộng chương trình Đáp ứng nhu cầu (DR) sang xác định các nguồn lực ngoài thị trường bổ sung với tính linh hoạt để giảm tải trong trường hợp khẩn cấp cho hệ thống năng lượng./.

KHẮC NAM - CHUYÊN GIA TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

(THEO: CMO/VOX/GUARDIAN/GCG/SAC - 7/2022)

Link tham khảo:

1/ https://calmatters.org/environment/2022/05/nuclear-power-california/

2/ https://www.vox.com/2016/6/21/11989030/diablo-canyon-nuclear-close

3/ https://www.theguardian.com/us-news/2022/jun/23/california-last-nuclear-power-plant-save

4/ https://www.gov.ca.gov/wp-content/uploads/2021/07/Electricity-System-of-the-Future-7.30.21.pdf

5/ https://www.scientificamerican.com/article/california-presents-plan-to-prevent-extreme-heat-deaths/