Điện hạt nhân và an ninh năng lượng

1. Tổng quan về tình hình tiêu thụ năng lượng toàn cầu

Tiêu thu điện năng

Sự phát điện trên toàn thế giới tăng trung bình 2.4% mỗi năm từ năm 2006 đến năm 2030. Từ 23,2 nghìn tỷ kWh vào năm 2015 và 31,8 tỷ kWh vào năm 2030. Các nguồn năng lượng sơ cấp được sử dụng để phát điện đã có sự thay đổi đáng kể qua hơn  4 thập kỷ.
 

Theo báo cáo của tổ chức EIA, mức tiêu thụ năng lượng của thế giới được dự báo sẽ tăng 44% trong thời gian 24 năm, từ năm 2006 đến 2030. Các nguồn năng lượng hóa thạch được mong đợi là sẽ tiếp tục cung cấp cho hầu hết nhu cầu sử dụng của thế giới. Trong đó các dạng nguồn  năng lượng tái tạo được sử dụng để phát ra điện sẽ tăng sản lượng điện trung bình 2.9% mỗi năm.

Tiêu thụ dầu

Nhu cầu của các nguồn năng lượng trên Thế giới
 

Nhu cầu về dầu của các nhóm Quốc gia
 

Tiêu thụ khí thiên nhiên

Việc sản xuất khí tự nhiên trên thế giới cần tăng thêm 48 nghìn tỷ feet khối từ 2006 đến 2030. Sử dụng khí tự nhiên tăng nhanh một phần cũng là do việc sử dụng khí tự nhiên làm nhiên liệu có hiệu suất cao trong các nhà máy điện sử dụng các turbine khí. Theo thống kê thì vào năm 2006 sản lượng điện được sản suất ra từ khí tự nhiên chiếm khoảng 32% và  sẽ là 35% vào năm 2030.
 

Sản lượng cung cấp khí tự nhiên của các nước.
 

Tiêu thụ than đá

Theo IEO2009 mức độ tiêu thụ than đá trên thế giới sẽ tăng khoảng 49% từ năm 2006 đến năm 2030, sự đóng góp của than đá vào mức độ tiêu thụ năng lượng trên toàn thế giới sẽ tăng từ 27% trong năm 2006 lên đến 28% vào năm 2030. Tổng nguồn dự trữ than đá trên thế giới được xác định vào khoảng 929 tỷ tấn, được phân bố rộng khắp trong đó 80% trữ lượng than được xác định tập trung: Mỹ chiếm 28%, Nga chiếm 19%, Trung quốc chiếm 14%, Australia và New Zealand là 9%.
 

Thị phần của than đá vào các năm 2006, 2015, 2030
 

Điện phát ra từ năng lượng hạt nhân được dự đoán là sẽ tăng từ khoảng 2.7 nghìn tỷ kWh vào năm 2006 lên đến 3.8 nghìn tỷ kWh vào năm 2030, khi có sự lo lắng về việc tăng giá nhiên liệu hóa thạch, vấn đề an ninh năng lượng và sự phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính  cùng với sự phát triển về kỹ thuật và công suất của các nhà máy hạt nhân mới. Mặc dù có giảm sút nhưng tỷ trọng điện hạt nhân so với tổng sản lượng điện toàn Thế giới vẫn giữ ở mức 16% trong 20 năm qua. Điều đó có nghĩa là điện hạt nhân vẫn giữ tốc độ phát triển cân bằng với các dạng năng lượng khác.

2. Điện hạt nhân

Năng lượng Nguyên tử hay còn gọi là năng lượng hạt nhân là một dạng năng lượng sinh ra khi có sự phân hạch hạt nhân hoặc tổng hợp hạt nhân.

Phản ứng hạt nhân là một quá trình vật lý, khi hạt nhân nguyên tử tổng hợp hay phân hạch thì một phần năng lượng liên kết của hạt nhân sẽ giải phóng và sinh ra một lượng năng lượng cực lớn.

U235 khi phân hạch sẽ có 2-3 neutron mới được giải phóng ra, mỗi neutron này lại tiếp tục rạo ra sự phân hạch hạt nhân tiếp theo gọi là sự phân hạch hạt nhân dây chuyền.

Điện năng lần đầu tiên được sản xuất bằng năng lượng hạt nhân ngày 20-12-1951 tại lò thử nghiệm EBR-1 của Mỹ. Tổ máy điện hạt nhân đầu tiên sử dụng lò Graphit nước nhẹ 5 Mwe tại Obninsk của Nga.

Bước sang thế kỷ 21, với tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu và an ninh năng lượng, xu hướng phát triển điện hạt nhân đã có những thay đổi.

Theo Hội đồng Năng lượng Hạt nhân Thế giới trên thế giới có khoảng 436 lò phản ứng hạt nhân đang hoạt động ở 30 quốc gia, với tổng công suất là 372 GWe (tính đến hết tháng 3/2009).
 

Điện năng lần đầu tiên được sản xuất bằng năng lượng hạt nhân vào ngày 20-12-1951 tại lò thử nghiệm EBR-1 của Mỹ. Tổ máy điện hạt nhân đầu tiên sử dụng lò Graphit nước nhẹ 5MWe tại Obninsk của Nga. Bước sang thế kỷ 21, với tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu và an ninh năng lượng, xu hướng phát triển điện hạt nhân đã có những thay đổi. Theo Hội Năng Lượng Hạt Nhân Thế Giới (World Nuclear Association), tới tháng 3 năm 2009 trên thế giới hiện nay có khoảng 436 lò phản ứng hạt nhân đang hoạt động ở 30 quốc gia, với tổng công suất là 372 GWe.

Nhật Bản

Nhật là quốc gia nhập khẩu tới 80% các nhu cầu về năng lượng. Lò phản ứng hạt nhân thương mại đầu tiên được vận hành vào năm 1966, và năng lượng hạt nhân được xem như là “ưu tiên chiến lược quốc gia” từ năm 1973. Hiện nay Nhật có 54 lò phản ứng hạt nhân, cung cấp hơn 30% nhu cầu điện năng sẽ tăng lên 40% vào năm 2017.

Pháp

Nước Pháp có 59 lò phản ứng hạt nhân đang được vận hành với tổng công suất hơn 63 GWe, cung cấp hơn 430 tỷ kWh mỗi năm cho lưới điện (78%), đây là nền tảng lâu dài về an ninh năng lượng của Pháp.

Pháp là quốc gia xuất khẩu điện lớn nhất thế giới vì giá sản xuất rất thấp, lợi nhận hàng năm thu về vào khoảng 3 tỷ Euro. Mười năm trở lại đây, Pháp xuất khẩu 60-80 tỷ kWh mỗi năm sang các nước: Đức, Bỉ, Ý…...

Mỹ

Là nước có sản lượng điện hạt nhân lớn nhất thế giới, chiếm khoảng 30% tổng sản lượng điện hạt nhân trên toàn cầu. Mỹ có khoảng 104 lò phản ứng hạt nhân (được đặt tại 31 Bang) với công suất chiếm khoảng 20% tổng sản lượng điện sản xuất ra của quốc gia này, 49% sản lượng điện là từ các nhà máy nhiệt điện sử dụng than, 22% sản lượng điện còn lại là từ gas và thủy điện.

Nga
    

Nhà máy điện hạt nhân đầu tiên của Nga và cũng là đầu tiên của thế giới phát ra điện là lò phản ứng Obninsk vào năm 1954. Đến giữa những năm 1980 Nga đã có 25 lò phản ứng được vận hành. Nền công nghiệp hạt nhân đã có một vấn đề lớn, đó là tai nạn từ nhà máy Chernobyl năm 1986.

Năm 2006 Chính phủ Nga đã thể hiện quyết tâm phát triển mạnh mẽ năng lượng hạt nhân với các dự án phát triển từ 2-3 GWe/năm đến năm 2030, đồng thời cũng mở rộng xuất khẩu ra thế giới. Trong năm 2007, lượng điện năng phát được vào khảng 1016 tỷ kWh, trong đó 160 tỷ kWh (16%) là từ Năng lượng hạt nhân, 67% từ Gas và Than đá, 18% từ Thủy điện.

Trung Quốc        

Trung quốc có 11 lò phản ứng đang hoạt động, 20 lò phản ứng đang trong giai đoạn xây dựng, 8 nhà máy đang được xây dựng theo công nghệ hiện đại nhất của Pháp. Trung quốc muốn tăng công suất lên gấp sáu lần (60 GWe hoặc hơn) vào năm 2020, và xa hơn là 160 GWe vào năm 2030.

3. Điện hạt nhân Việt Nam

Theo Quyết định Số: 906/QĐ-TTg của Thủ tướng chính phủ v/v Phê duyệt định hướng quy hoạch phát triển điện hạt nhân ở Việt Nam giai đoạn đến năm 2030

- Năm 2020: tổ máy điện hạt nhân đầu tiên, công suất khoảng 1000 MW vào vận hành.

- Năm 2025: tổng công suất các nhà máy điện hạt nhân khoảng 8.000 MW, chiếm khoảng 7% tổng công suất nguồn điện.

- Năm 2030: tổng công suất các nhà máy điện hạt nhân khoảng 15.000 MW, chiếm khoảng 10% tổng công suất nguồn điện.

Theo quy hoạch phát triển điện lực Quốc gia VII, nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 1 và 2 được khởi công vào tháng 12/2014 và hoàn thành vào năm 2022 (trong đó phát điện hai tổ máy số 1 của 2 nhà máy điện hạt nhân vào cuối năm 2020).
 

Mô hình nhà máy điện hạt nhân theo công nghệ Nga
dự kiến được xây dựng tại Ninh Thuận.

Các địa điểm dự kiến xây dựng nhà máy điện hạt nhân tại Việt Nam

Với suất đầu tư 3.000 USD/1kW thì tổng giá trị hai tổ máy của nhà máy Ninh Thuận 1 (lò VVER thế hệ 3 thiết kế của Nga)  công suất 2000MW là 6 tỷ USD, vốn đầu tư tương tự cho nhà máy Ninh Thuận 2. So với nhà máy nhiệt điện có suất đầu tư 1,2-1,4 tỉ USD/1000MW, thì nhà máy điện nguyên tử có suất đầu tư gấp hơn 2 lần, tuy nhiên giá thành bán điện lại rẻ hơn nhiều (tại Mỹ là 1,5 cent/1kWh).

Lò phản ứng EPR thế hệ 3⁺ và viên nhiên liệu

ThS. Nguyễn Hữu Khoa
Trường Cao đẳng Điện lực TP. Hồ Chí Minh



Theo các chuyên gia năng lượng, khoảng năm 2015 Việt Nam sẽ chuyển từ nước xuất khẩu sang nhập khẩu các nguồn năng lượng, đặc biệt là phải nhập khẩu nhiên liệu để sản xuất điện. Vì vậy, ĐHN sẽ trở thành một trong các nguồn cung cấp điện năng chủ yếu giúp giải quyết tình trạng thiếu điện trước mắt và tăng cường an ninh năng lượng quốc gia.