Xu hướng điện hạt nhân trong tương lai sẽ ra sao?

Trong bối cảnh thế giới đối mặt với thách thức kép là biến đổi khí hậu và nhu cầu năng lượng ngày càng gia tăng, năng lượng hạt nhân đang đứng trước ngã rẽ quan trọng. Việc phân tích các xu hướng điện hạt nhân đến năm 2050 cho thấy những động lực tăng trưởng chính, từ đổi mới công nghệ đến chính sách hỗ trợ. Đặc biệt, các công nghệ mới nổi như lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR) đang mở ra triển vọng định hình tương lai ngành hạt nhân, nhưng cũng đặt ra không ít thách thức cần vượt qua để phát huy vai trò trong sản xuất điện toàn cầu.

Điện hạt nhân quan trọng thế nào?

Điện hạt nhân đang đóng vai trò quan trọng trong mạng lưới năng lượng toàn cầu với khả năng cung cấp điện tải cơ bản ổn định, góp phần giảm thiểu khí thải carbon. Hiện nay, ngành này tạo ra 2.602 TWh mỗi năm, chiếm khoảng 9% sản lượng điện toàn cầu. Pháp hiện đang dẫn đầu tỉ lệ cung cấp điện từ điện hạt nhân khi chiếm tới 68,5%, trong khi Slovakia và Hungary dựa vào hạt nhân cho gần 50% sản lượng điện quốc gia. Hoa Kỳ là nhà sản xuất điện hạt nhân lớn nhất thế giới, cung cấp gần 790 tỷ kWh mỗi năm, tương đương 19,5% sản lượng điện của nước này.

Hiện có khoảng 440 lò phản ứng hạt nhân hoạt động trên 32 quốc gia và vùng lãnh thổ, với tổng công suất đạt 390 GW. Đáng chú ý, châu Á đang trở thành khu vực phát triển điện hạt nhân nhanh nhất thế giới khi các nền kinh tế như Trung Quốc và Ấn Độ dẫn đầu xu hướng mở rộng công suất. Trong khi đó, các quốc gia có ngành hạt nhân lâu đời tập trung vào nâng cấp và bảo trì hệ thống hiện có.

Điện hạt nhân đang đóng vai trò quan trọng trong mạng lưới năng lượng toàn cầu. - Ảnh minh hoạ

Ngành công nghiệp hạt nhân đang chứng kiến sự chuyển mình mạnh mẽ với khoảng 60 lò phản ứng đang được xây dựng tại 16 quốc gia, chủ yếu ở châu Á. Ngoài ra, 90 lò phản ứng khác đang được lên kế hoạch và hơn 300 lò được đề xuất xây dựng trong tương lai. Đặc biệt, sự xuất hiện của công nghệ lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR) đang tạo nên bước đột phá nhờ khả năng linh hoạt trong quy mô và chi phí xây dựng thấp hơn so với lò phản ứng truyền thống. Những thiết kế tiên tiến này không chỉ cải thiện hệ thống an toàn mà còn mở ra ứng dụng đa năng trong sản xuất công nghiệp, khử muối và sản xuất hydro.

Bên cạnh đổi mới công nghệ, các chính phủ trên toàn cầu đang thúc đẩy chính sách hỗ trợ phát triển năng lượng hạt nhân. Tại Hoa Kỳ, chính phủ đã phân bổ hàng tỷ đô la thông qua Đạo luật Đầu tư Cơ sở hạ tầng và Việc làm để hỗ trợ các nhà máy hiện có và phát triển lò phản ứng tiên tiến. Các quốc gia như Pháp, Trung Quốc và Anh cũng đặt ra những kế hoạch đầy tham vọng nhằm mở rộng năng lượng hạt nhân, coi đây là chìa khóa cho mục tiêu giảm phát thải.

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và các thỏa thuận quốc tế như Thỏa thuận Paris, vai trò của điện hạt nhân càng trở nên cấp thiết. Nguồn năng lượng này hiện giúp thế giới tránh được khoảng 1,6 gigaton khí thải CO₂ mỗi năm. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), để giới hạn mức nóng lên toàn cầu ở 1,5°C, công suất hạt nhân cần tăng gấp ba lần, lên 1.160 GW vào năm 2050. Nếu không có năng lượng hạt nhân, việc đạt được các mục tiêu khí hậu có thể tiêu tốn thêm 1,6 nghìn tỷ USD.

Bên cạnh tiềm năng về khí hậu, điện hạt nhân còn mang lại lợi thế trong đảm bảo an ninh năng lượng, nhất là trong bối cảnh gián đoạn chuỗi cung ứng và căng thẳng địa chính trị ngày càng tăng. Điện hạt nhân giúp giảm sự phụ thuộc vào nhập khẩu nhiên liệu hóa thạch, đảm bảo khả năng hoạt động liên tục 24/7 và tăng cường độ ổn định của lưới điện, kể cả trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt.

Sự kết hợp giữa đổi mới công nghệ, hỗ trợ chính sách và nhu cầu đảm bảo an ninh năng lượng đang tạo ra động lực lớn chưa từng có cho sự phát triển điện hạt nhân. Những động lực này càng trở nên quan trọng tại các nền kinh tế đang phát triển, nơi quá trình công nghiệp hóa nhanh chóng và mục tiêu khử carbon thúc đẩy nhu cầu sử dụng các nguồn năng lượng ổn định và bền vững như điện hạt nhân.

Dự báo xu hướng của điện hạt nhân

Các dự báo từ các tổ chức quốc tế lớn đang vẽ nên một bức tranh đầy tham vọng về sự mở rộng của năng lượng hạt nhân vào giữa thế kỷ 21, khi công nghệ này được kỳ vọng đóng vai trò quan trọng trong việc đạt các mục tiêu về an ninh năng lượng và giảm phát thải khí nhà kính. Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) đã nâng mức dự báo tăng trưởng của ngành này lên năm thứ tư liên tiếp, cho thấy sự lạc quan ngày càng cao.

Theo IAEA, công suất hạt nhân toàn cầu hiện đạt 371,5 GW(e) với 413 lò phản ứng đang hoạt động. Đến năm 2050, hai kịch bản phát triển được đưa ra: kịch bản lạc quan với công suất đạt 950 GW(e), tức tăng gấp 2,5 lần so với hiện tại; và kịch bản thận trọng, công suất đạt 514 GW(e), tương đương mức tăng trưởng 40%. Đây là sự điều chỉnh đáng kể, cao hơn 24% so với dự báo ba năm trước.

Phân tích theo từng khu vực cho thấy sự khác biệt rõ nét về chiến lược phát triển. Châu Á được dự đoán là trung tâm tăng trưởng mạnh nhất, chiếm tới 60% số lò phản ứng mới xây dựng. Châu Âu tương lai sẽ tập trung vào nâng cấp và hiện đại hóa các nhà máy hiện có. Các nước khu vực Bắc Mỹ sẽ chủ yếu kéo dài tuổi thọ các lò phản ứng cũ để duy trì công suất. Trong khi đó,Trung Đông sẽ nổi lên như một thị trường mới đầy tiềm năng với tốc độ tăng trưởng nhanh chóng.

Trung Quốc tiếp tục dẫn đầu thế giới trong lĩnh vực năng lượng hạt nhân, đóng góp khoảng 60% công suất bổ sung mới kể từ năm 2000 và hiện là nhà sản xuất lớn thứ ba toàn cầu. Ngoài ra, khoảng 30 quốc gia khác cũng đang xem xét hoặc triển khai kế hoạch đưa điện hạt nhân vào cơ cấu năng lượng quốc gia.

Lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR) được kỳ vọng sẽ trở thành xu hướng chủ đạo trong tương lai của ngành năng lượng hạt nhân. Theo IAEA, các SMR có thể đóng góp tới 25% công suất bổ sung trong kịch bản phát triển cao. Hiện có khoảng 80 thiết kế SMR đang được phát triển trên toàn cầu, trong đó, lò SMR thương mại đầu tiên đã đi vào hoạt động tại Trung Quốc cuối năm 2023.

Các quốc gia như Hoa Kỳ, Canada và Vương quốc Anh cũng đang tích cực triển khai các chính sách hỗ trợ để thúc đẩy việc thương mại hóa SMR, mở ra triển vọng phát triển mới cho ngành hạt nhân.

Đối với Việt Nam, PGS. TS Vương Hữu Tấn, nguyên Viện trưởng Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam nhận định, điện hạt nhân là giải pháp giúp ổn định hệ thống điện quốc gia, đặc biệt khi năng lượng tái tạo như điện gió và mặt trời ngày càng chiếm tỷ trọng lớn. Ông nhấn mạnh: "Điện hạt nhân có vai trò quan trọng trong việc dự phòng cho năng lượng tái tạo và cần được đưa vào quy hoạch phát triển điện lực".

Theo tính toán, đến năm 2050, điện gió và điện mặt trời sẽ chiếm 63,8% tổng công suất nguồn điện, trong khi thủy điện và điện khí chỉ chiếm khoảng 15,7%. Khi tỷ trọng năng lượng tái tạo tăng mạnh, nhu cầu về công suất nguồn điện nền cũng cần được nâng cao để đảm bảo hệ thống vận hành ổn định và liên tục.

PGS. TS Vương Hữu Tấn cho biết, thủy điện và khí hóa lỏng (LNG) có thể đáp ứng phần nào vai trò của nguồn điện nền, song vẫn có những giới hạn. Ước tính, hệ thống điện năm 2050 sẽ cần khoảng 20% công suất dự phòng từ nguồn điện nền. Tuy nhiên, với tỷ trọng thủy điện và điện khí ở thời điểm này, nguồn dự phòng chỉ vừa đủ, khó có thể đảm bảo ổn định cho toàn hệ thống. "Điều này sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới sự phát triển kinh tế - xã hội, đặc biệt là các ngành công nghệ cao vốn đòi hỏi nguồn cung điện ổn định, liên tục", ông nói thêm.

Bên cạnh đó, ông Vương Hữu Tấn cũng chỉ ra những rủi ro khi phụ thuộc hoàn toàn vào thủy điện và LNG. Thủy điện phụ thuộc vào thời tiết và còn phải đảm nhận nhiệm vụ điều tiết lũ, phục vụ tưới tiêu cho nông nghiệp. Nếu sử dụng toàn bộ công suất thủy điện làm nguồn dự phòng, các mục tiêu khác như phòng chống thiên tai và phát triển nông nghiệp sẽ bị ảnh hưởng. Trong khi đó, điện khí LNG không đảm bảo tính ổn định lâu dài vì phải phụ thuộc vào nguồn nhập khẩu, giá cả cao và nhiều biến động trên thị trường quốc tế.

"Trong nhiều trường hợp, giá thành điện hạt nhân có thể cạnh tranh với các nguồn điện khác", ông Vương Hữu Tấn nói và dẫn chứng, tại Nhật Bản, giá điện hạt nhân thuộc nhóm rẻ nhất do nước này phải nhập khẩu nguyên liệu sản xuất cho hầu hết các nguồn năng lượng khác. Điều này cho thấy điện hạt nhân là lựa chọn phù hợp với chiến lược phát triển dài hạn, nhất là trong bối cảnh an ninh năng lượng trở thành ưu tiên hàng đầu.