Đẩy lùi phát thải CO2 và giải pháp điện hạt nhân tiên tiến [Kỳ 2]

Đẩy lùi phát thải CO2 và giải pháp điện hạt nhân tiên tiến [Kỳ 1]

KỲ 2: VÌ SAO ĐIỆN HẠT NHÂN LÀ GIẢI PHÁP?

Không thể chỉ trông chờ vào năng lượng tái tạo 

Theo Bloomberg New Energy Finance, 288,9 tỷ USD đã được đầu tư vào năng lượng tái tạo trong năm 2018, phần lớn trong số đó đã đầu tư vào năng lượng gió và mặt trời. Mặc dù vậy, lượng khí thải CO2 trên toàn thế giới vẫn tiếp tục tăng không ngừng.

Có một câu hỏi lớn: Đến mức độ nào được gọi là năng lượng tái tạo có thể thay thế việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch?

Hãy nhìn vào Trung Quốc - quốc gia dẫn đầu thế giới về quy mô đầu tư vào năng lượng tái tạo, với hơn 100 tỷ USD đầu tư vào năm 2018 và dẫn đầu thế giới về xây dựng các nhà máy điện than mới - nguồn phát thải CO2 lớn nhất do hoạt động của con người. Kể từ đầu năm 2018, Trung Quốc đã nối lưới 42,9 gigawatt nhà máy nhiệt điện than mới, bên cạnh đó là xây dựng 121,3 GW và lập các kế hoạch cho 200 GW khác.

Ấn Độ cũng tiếp tục mở rộng công suất điện than, với việc xây dựng 36 GW. Tháng 7/2019, kỹ sư trưởng của Bộ Điện lực Ấn Độ tuyên bố: Công suất sản xuất điện than dự kiến sẽ tăng 22,4% trong ba năm tới.

Việc mở rộng liên tục quy mô điện than ở Trung Quốc và Ấn Độ không phải do họ không quan tâm đến ô nhiễm và biến đổi khí hậu, mà thực chất vấn đề ở đây là những ràng buộc về mặt kinh tế, vật lý và kỹ thuật - những vấn đề cần lưu ý khi họ thiết kế các chính sách năng lượng.

Trong bối cảnh mức tiêu thụ điện toàn cầu dự kiến sẽ tăng hơn gấp đôi trong 25 năm tới và mục tiêu loại bỏ hoàn toàn việc dùng nhiên liệu hóa thạch để vận chuyển và sưởi ấm, vậy nguồn điện chúng ta cần sẽ đến từ đâu?

Nếu nhấn mạnh vào các nguồn điện không phát thải CO2 thì chúng ta phải nhìn vào thực tế là số lượng các lựa chọn nguồn cung rất nhỏ. Khi nói đến sản xuất điện quy mô lớn thì chủ yếu giới hạn ở thủy điện, điện gió, điện mặt trời và điện hạt nhân. Sản xuất điện từ nhiên liệu sinh học có thể đóng góp thêm một vài %.

Thật không may, thủy điện bị giới hạn ở vị trí địa lý và tiềm năng mở rộng, hơn nữa bị hạn chế về môi trường, kinh tế và xã hội cũng như thời gian cho các dự án lớn. Trong trường hợp không tính đến những vấn đề này, có thể giả định khả năng công suất thủy điện tăng lên khoảng ba lần hiện tại trong dài hạn. Ví dụ, khoảng từ 16% hiện nay lên 25% vào năm 2050. Vậy 75% điện còn lại sẽ đến từ đâu?

Gió và năng lượng mặt trời có điểm mạnh rõ ràng như không cần cung cấp nhiên liệu, công suất có thể được mở rộng nhanh chóng, với chi phí đầu tư tương đối thấp - điều đang diễn ra trên toàn thế giới.

Tuy nhiên, không phủ nhận nhược điểm cơ bản của nó (sản lượng phụ thuộc vào các điều kiện nằm ngoài tầm kiểm soát của con người). Các tấm pin mặt trời không sản xuất điện vào ban đêm, cũng không tạo ra nhiều điện vào những ngày mưa và u ám. Sản lượng điện từ việc lắp đặt điện gió có thể dao động từ một giờ tới giờ tiếp theo và ngay cả khi tính trung bình trên một khu vực rộng lớn. Trong khi đó, các nhà máy điện thông thường, hoặc nhà máy điện hạt nhân cung cấp nguồn điện liên tục, ổn định, ở mức năng lượng có thể được kiểm soát chính xác.

Một đặc tính khác là các nguồn năng lượng được gọi là tái tạo đều có nhược điểm: Đòi hỏi diện tích lớn hơn và/hoặc số lượng lớn hơn các đơn vị vận hành để đạt được cùng một sản lượng như một nhà máy than, khí đốt, hoặc nhà máy điện hạt nhân hiện đại, nhỏ gọn.

Chẳng hạn, trong điều kiện thời tiết điển hình của Trung Âu, phải mất hàng ngàn tua bin gió lớn, hoặc pin mặt trời có tổng diện tích là 100 km2, để tạo ra một lượng điện tương đương với 1 GW của nhà máy điện thông thường, hoặc nhà máy điện hạt nhân. Xây dựng một tua bin gió công suất 1 GW đòi hỏi gấp 50 - 100 lần thép và xi măng như một nhà máy điện hạt nhân có cùng công suất.

Ngoài ra, sản xuất điện từ khí sinh học có thể được đưa vào như là 1 lựa chọn trung tính CO2, bởi suy cho cùng, CO2 phát ra từ quá trình đốt khí sinh học cuối cùng chuyển hóa từ quá trình quang hợp thu được CO2 trong khí quyển của cây trồng.

Hiệp hội Năng lượng Sinh học Thế giới ước tính rằng: Khí sinh học có tiềm năng trong tương lai để cung cấp một lượng năng lượng tương đương với khoảng 25% năng lượng được tạo ra từ khí tự nhiên (trong tất cả các mục đích sử dụng) trong nền kinh tế thế giới. Tuy không thực tế lắm, nhưng cứ giả sử 100% khí sinh học được sử dụng để sản xuất điện sẽ bao gồm khoảng 5% mức tiêu thụ điện ngày nay.

Sản xuất khí sinh học quy mô lớn - trái ngược với việc sử dụng chất thải hữu cơ quy mô nhỏ hơn - thực tế có nghĩa là sử dụng cây trồng nông nghiệp làm chất thu gom năng lượng mặt trời. Thật không may, quang hợp ở thực vật kém hiệu quả hơn 10 lần. Điều này làm cho việc sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học để sản xuất điện quy mô lớn trở thành một quy trình cực kỳ tốn tài nguyên, đòi hỏi diện tích đất lớn, tài nguyên nước, máy móc, vận chuyển và lao động trên mỗi đơn vị sản lượng, tài nguyên có thể được áp dụng cho sản xuất thực phẩm và ứng dụng khác.

Do đó, với một cơ cấu năng lượng có từ gió, mặt trời, thủy điện và nhiên liệu sinh học nhưng thiếu hạt nhân thì vẫn là chưa đủ.

Điện hạt nhân có đủ rẻ và an toàn?

Vào tháng 12/2019, bài báo “Liệu các ý tưởng thiết kế lò phản ứng mới có thể cứu chúng ta khỏi một khí hậu không ổn định?” trên Der Spiegel - một Tạp chí có ảnh hưởng của Đức đã nêu nỗ lực của các nhà đầu tư và công ty quốc tế, trong đó có Bill Gates và TerraPower trong cuộc đua phát triển các công nghệ lò phản ứng hạt nhân tiên tiến khi coi đây là yếu tố cốt lõi để loại bỏ sự phụ thuộc của thế giới vào nhiên liệu hóa thạch - mục tiêu không bao giờ có thể đạt được nếu chỉ trông chờ vào một số nguồn năng lượng tái tạo.

Bài báo chỉ ra rằng: Có rất nhiều người chết do khói từ sản xuất than có chứa các chất độc hại như sulfur dioxide, oxit nitơ, thủy ngân hoặc asen. Năng lượng tái tạo là cần thiết, nhưng người ta cũng cần phải làm rõ được việc loại bỏ các chất độc hại có trong các tấm pin mặt trời đã qua sử dụng như thế nào.

Der Spiegel giải thích, trong khi ưu ái năng lượng tái tạo thì người ta lại luôn tuyên bố việc sản xuất điện hạt nhân gắn liền với các tai nạn và tạo ra một số chất gây ô nhiễm.

Vậy chúng ta phải hiểu vấn đề này như thế nào? Liệu chúng ta có thể chấp nhận được những chi phí và rủi ro nào? Điều gì khiến chúng ta e sợ nhất: Sự nóng lên toàn cầu (điều chắc chắn sẽ đến) hay một thảm họa lò phản ứng ở quy mô khu vực (điều có thể xảy ra)? Nhìn từ một số góc độ thì sự phản đối năng lượng hạt nhân cũng có thể hợp lý, nhưng nếu theo góc nhìn của biến đổi khí hậu, liệu có đúng khi chúng ta từ chối công nghệ hạt nhân không?

Vì lo ngại về tác động đến khí hậu của khí thải CO2 do con người gây ra, các khoản đầu tư khổng lồ đã được rót vào các nguồn năng lượng tái tạo như gió, mặt trời, thủy điện và nhiên liệu sinh học. Không ai thấy một sai lầm lớn hiển hiện: Hạt nhân - nguồn năng lượng đáng tin cậy và không chứa CO2, chiếm 14% công suất điện năng thế giới đã bị bỏ quên.

Nếu chúng ta thực sự cam kết giảm lượng khí thải CO2 thì không có cách nào khác ngoài giải pháp năng lượng hạt nhân và cần rất rất nhiều loại năng lượng này.

Trước hết, chúng ta nên nhìn vào bản chất công nghệ của điện hạt nhân. Hiện nay, các thiết kế lò phản ứng mới như lò phản ứng sóng di chuyển, lò phản ứng muối nóng chảy, lò phản ứng mô - đun nhỏ hứa hẹn sẽ an toàn, rẻ hơn nhiều so với năng lượng hạt nhân thông thường và có phạm vi ứng dụng rộng hơn.

Một số thiết kế lò thậm chí có thể tái sử dụng chất thải hạt nhân, qua đó góp phần loại bỏ việc lưu trữ nhiên liệu phóng xạ trong dài hạn - một trong những nguyên nhân chính để phản đối năng lượng hạt nhân. Việc xây dựng các mô - đun được tiêu chuẩn hóa sẽ cho phép các lò phản ứng hạt nhân sản xuất ra điện trong thời gian ngắn hơn nhiều.

Trên cơ sở đó, việc mở rộng quy mô năng lượng hạt nhân trên toàn thế giới có thể hoàn thành trong vòng 10 - 15 năm tới. Việc xây dựng nhanh chóng các nhà máy điện hạt nhân ở Pháp để đối phó với cú sốc dầu mỏ năm 1973 đã cho thấy một tiền lệ mang ý nghĩa lịch sử nhất định.

Do đó, tôi tin rằng chúng ta đang đối mặt với một điểm mang tính bước ngoặt trong chính sách năng lượng toàn cầu với những câu hỏi như chúng ta nên ưu tiên gì? Có nên đầu tư nhiều vào các nguồn năng lượng tái tạo như nhiều quốc gia đang làm ngày nay? Hay chúng ta chỉ nên phân bổ một vai trò hạn chế cho năng lượng tái tạo và thay vào đó là sự mở rộng lớn về năng lượng hạt nhân?

Không còn nghi ngờ gì nữa, ngày nay năng lượng hạt nhân đã trở lại trong nội dung các chương trình nghị sự thế giới, ngay cả đối với nhiều quốc gia từng phản đối. Ai cũng thấy rằng dù vẫn tồn tại nhiều vấn đề nghiêm trọng, nhưng năng lượng hạt nhân ngày một cải tiến, quan trọng là đã góp phần giải quyết được những vấn đề đó một cách thấu đáo với nhiều loại công nghệ mới, hoặc những công nghệ đã chứng minh được độ ổn định của mình qua nhiều lần nâng cấp.

Do đó, không thể bỏ quên điện hạt nhân khỏi cơ cấu năng lượng toàn cầu, nếu chúng ta cần một nguồn điện ổn định, kinh tế, an toàn và quan trọng là không phát thải CO2./.

BIÊN DỊCH: NGUYỄN THỊ THU HÀ - VINATOM (NGUỒN: ASIATIMES.COM)