Tại Diễn đàn Việt Nam - Nhật Bản lần thứ 14 với chủ đề “Vai trò của điện hạt nhân trong biến đổi khí hậu và kinh tế điện hạt nhân” được tổ chức vào ngày 03-04/12/2024 tại Hà Nội vừa qua, PECC2 được mời tham gia trình bày về “Vai trò tiềm năng của năng lượng hạt nhân trong lộ trình hướng tới mục tiêu phát thải ròng bằng “0” của Việt Nam”. Diễn đàn được tổ chức trong bối cảnh Quốc hội vừa thông qua Nghị quyết tiếp tục thực hiện chủ trương đầu tư điện hạt nhân Ninh Thuận, sau 8 năm dừng dự án này.

Đại diện PECC2 – Bà Nguyễn Đỗ Yến Nhi trình bày tại Diễn đàn.

Diễn đàn Việt Nam - Nhật Bản là hoạt động giao lưu, trao đổi và hợp tác phát triển nguồn nhân lực công nghệ hạt nhân giữa Việt Nam và Nhật Bản, do Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam (VINATOM), Công ty Phát triển Năng lượng Hạt nhân Quốc tế Nhật Bản (JINED) và Trung tâm Văn hóa và Thông tin Nhật Bản (JICC) phối hợp tổ chức thường niên từ năm 2013. Tính đến nay đã có 14 kỳ Diễn đàn được tổ chức thành công với các chủ đề khác nhau.

Diễn đàn Việt – Nhật lần thứ 14 được tổ chức tại Trung tâm Đào tạo hạt nhân với chủ đề “Vai trò của điện hạt nhân trong biến đổi khí hậu và kinh tế điện hạt nhân”, tập trung vào các chủ đề về giới thiệu các hoạt động nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực năng lượng hạt nhân của hai nước, các công nghệ lò hạt nhân tiên tiến quy mô lớn (Large-scale) và quy mô nhỏ (SMR), vai trò của điện hạt nhân trong chống biến đổi khí hậu và tính kinh tế của loại nguồn năng lượng này. Sự kiện đã tạo cơ hội thảo luận, trao đổi kinh nghiệm giữa các bên, góp phần thúc đẩy hợp tác quốc tế và định hướng chiến lược phát triển điện hạt nhân tại Việt Nam trong bối cảnh hướng tới mục tiêu phát thải ròng bằng “0”.

Đại diện PECC2, VINATOM, JINED và người tham dự chụp ảnh lưu niệm tại Diễn đàn (Nguồn: VINATOM)

Tại diễn đàn, PECC2 đã chia sẻ góc nhìn về vai trò tiềm năng của năng lượng hạt nhân trong lộ trình hướng tới phát thải ròng bằng “0” của Việt Nam. Trong bài trình bày của mình, đại diện PECC2 nhắc lại về mục tiêu “Net Zero” của Việt Nam, các nhiệm vụ trọng tâm trong ngành năng lượng để đạt được mục tiêu này, giới thiệu về tình hình phát triển điện hạt nhân trên thế giới, các ứng dụng của công nghệ lò phản ứng tiên tiến hiện nay, và đặc biệt nhấn mạnh vào 4 vai trò đóng góp của năng lượng hạt nhân trong việc giải quyết bài toán an ninh năng lượng quốc gia và chống biến đổi khí hậu. 4 vai trò của năng lượng hạt nhân được nhắc đến trong bài trình bày gồm có: (1) đảm bảo tính ổn định cho hệ thống điện quốc gia trong bối cảnh tỷ trọng năng lượng tái tạo cao; (2) thay thế cho các nguồn điện chậm tiến độ hoặc không khả thi theo Quy hoạch điện 8; (3) chuyển đổi các nhà máy điện than tại Việt Nam; và (4) ứng dụng để sản xuất hydro xanh.

Vai trò của điện hạt nhân trong đảm bảo tính ổn định cho hệ thống điện quốc gia trong bối cảnh tỷ trọng năng lượng tái tạo tăng cao

Theo Quy hoạch điện 8, tỷ trọng năng lượng tái tạo trong cơ cấu nguồn điện Việt Nam dự kiến đạt 31% vào năm 2030 và lên tới 62% vào năm 2050 [1]. Tỷ trọng năng lượng tái tạo tăng cao gây ra một số thách thức trong việc vận hành ổn định hệ thống điện, do đây là loại nguồn điện biến đổi phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết. Thủy điện là nguồn phát điện sạch và giữ vai trò chạy nền nhưng tỷ trọng công suất đến năm 2030 chỉ còn 19% và năm 2050 là 6% do không còn nhiều tiềm năng để phát triển. Các loại nguồn chạy nền khác như điện than, điện khí cũng chiếm tỷ trọng nhỏ (lần lượt là 9% (chuyển đổi sang sử dụng biomass và amoniac) và 7% (đốt hoàn toàn bằng hydro)) trong cơ cấu nguồn điện vào 30 năm tới [1].

Biểu đồ thể hiện sự gia tăng tỷ trọng năng lượng tái tạo trong cơ cấu nguồn điện Việt Nam đến năm 2050 [1].

Từ các vấn đề trên có thể thấy nhu cầu cho một nguồn năng lượng sạch, ổn định, an toàn với chi phí phát điện cạnh tranh như điện hạt nhân là cần thiết cho hệ thống điện Việt Nam. Điện hạt nhân là nguồn điện chạy tải nền hỗ trợ ổn định hệ thống trong điều kiện tỷ trọng các nguồn năng lượng tái tạo biến đổi tăng cao trong tương lai. Ngoài ra, phát triển điện hạt nhân còn giúp đa dạng nguồn cung ứng điện cho hệ thống điện Việt Nam, góp phần đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia và đảm bảo mục tiêu quốc gia về phát thải ròng bằng “0” vào năm 2050.

Vai trò khả thi của điện hạt nhân trong việc thay thế các nguồn điện chậm tiến độ hoặc không khả thi theo Quy hoạch điện 8

Hiện nay, việc mở rộng các nguồn năng lượng như gió, khí LNG và khí trong nước đến năm 2030 theo Quy hoạch điện 8 đang gặp phải một số khó khăn, thách thức. Việt Nam đặt mục tiêu đạt 6 GW điện gió ngoài khơi đến năm 2030 theo Quy hoạch điện 8, tuy nhiên hiện nay chưa có thêm dự án điện gió ngoài khơi nào được phê duyệt do các vướng mắc về cơ chế, chính sách về giá, quyển sử dụng khu vực biển, v.v.. Việc phát triển các nhà máy nhiệt điện sử dụng khí LNG và khí trong nước tại Việt Nam cũng đối mặt với các rào cản về cơ chế, tài chính và thủ tục pháp lý.

Trong bối cảnh đó, nguồn điện hạt nhân có thể được xem là phương án thay thế cho các nguồn điện chậm tiến độ hoặc không khả thi theo Quy hoạch điện 8. Các nhà máy điện hạt nhân có thể được xem xét xây mới để bổ sung nguồn điện chạy nền ổn định cho hệ thống điện và góp phần đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia.

Vị trí xây dựng các nhà máy điện hạt nhân mới có thể được lựa chọn từ các địa điểm đã được khảo sát và lựa chọn để định hướng quy hoạch xây dựng nhà máy điện hạt nhân quy mô lớn nêu tại Quyết định số 906/QĐ-TTg ngày 17/6/2010 của Thủ tướng Chính phủ về việc Phê duyệt định hướng quy hoạch phát triển điện hạt nhân ở Việt Nam giai đoạn đến năm 2030. Việc tận dụng lại các vị trí này giúp tiết kiệm nguồn lực, thời gian và chi phí khảo sát lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy điện hạt nhân trong tương lai.

8 vị trí được định hướng quy hoạch xây dựng nhà máy điện hạt nhân tại Việt Nam [2].

Đối với các nhà máy điện hạt nhân sử dụng công nghệ lò phản ứng mô-đun nhỏ, vào năm 2021, PECC2 đã hợp tác với các đối tác Seaborg Technologies và Siemens Energy Global thực hiện nghiên cứu sơ bộ tính khả thi triển khai dự án nhà máy điện hạt nhân nổi sử dụng lò phản ứng muối nóng chảy (một loại công nghệ lò SMR) ở Việt Nam, có xem xét kết hợp với nhà máy sản xuất hydro và sản xuất amoniac công suất lớn. Theo kết quả nghiên cứu, có 8 địa điểm (như thể hiện ở hình bên dưới) được lựa chọn và đánh giá sơ bộ để triển khai dự án nhà máy điện hạt nhân nổi sử dụng lò phản ứng muối nóng chảy tại Việt Nam.

Vị trí 8 địa điểm được đề xuất lựa chọn để triển khai dự án nhà máy điện hạt nhân nổi sử dụng lò phản ứng muối nóng chảy tại Việt Nam.

Vai trò khả thi của điện hạt nhân trong việc chuyển đổi các nhà máy điện than tại Việt Nam

Việt Nam hiện đang có khoảng 30 nhà máy điện than với tổng công suất lắp đặt hơn 20 GW [1]. Theo Quy hoạch điện 8, các nhà máy điện than có tuổi đời từ 20 năm trở lên sẽ được chuyển sang sử dụng nhiên liệu sinh khối hoặc amoniac, các nhà máy trên 40 năm tuổi không thể chuyển đổi nhiên liệu sẽ bị ngừng hoạt động. Tuy nhiên, nhiệm vụ này đối mặt với một số thách thức do hiện nay khả năng cung cấp năng lượng từ sinh khối và amoniac “xanh” của Việt Nam còn hạn chế, không đảm bảo được nguồn cung lâu dài và hoạt động ổn định. Thêm vào đó, công nghệ đốt kèm amoniac là công nghệ sơ khai, vẫn còn đang được nghiên cứu phát triển, các tác động đến kinh tế, sức khỏe con người và môi trường của loại công nghệ này vẫn chưa được đánh giá. 

Do cấu trúc và hoạt động của các nhà máy điện hạt nhân và nhà máy điện đốt than có một số điểm tương đồng nhất định, công nghệ điện hạt nhân có thể là sự thay thế phù hợp cho điện than trên lộ trình hướng tới mục tiêu phát thải ròng bằng 0. Các phương án thường được xem xét để chuyển đổi nhà máy nhiệt điện than sang điện hạt nhân gồm có: nhà máy điện hạt nhân đặt bên cạnh nhà máy nhiệt điện than; nhà máy điện hạt nhân đặt ngay tại nhà máy nhiệt điện than, tận dụng tối thiểu các hệ thống điện, làm mát; nhà máy điện hạt nhân đặt ngay tại nhà máy nhiệt điện than, cải tạo lại lò hơi (nếu khả thi) và sử dụng lại tổ máy tuabin hơi – máy phát điện và các hệ thống phụ trợ của nhà máy nhiệt điện than. Để thực hiện việc chuyển đổi các nhà máy điện than hiện hữu, cần phải tiến hành khảo sát, đánh giá địa điểm, cơ sở hạ tầng, lựa chọn công nghệ lò phản ứng với quy mô công suất phù hợp với nhà máy điện than được xem xét chuyển đổi v.v.

Việc chuyển đổi nhà máy điện than sang điện hạt nhân giúp tiết kiệm chi phí xây dựng nhà máy điện hạt nhân thông qua việc tận dụng lại các trang thiết bị, cơ sở hạ tầng, tái tạo việc làm cho nguồn nhân lực tại chỗ, duy trì các nguồn cung cấp điện cho Việt Nam, qua đó mang lại nhiều lợi ích cho cộng đồng, góp phần phát triển kinh tế trong khi vẫn đảm bảo mục tiêu về khí hậu.

Vai trò khả thi của năng lượng hạt nhân trong sản xuất hydro tại Việt Nam

Theo Chiến lược phát triển năng lượng hydrogen của Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050, được phê duyệt tại Quyết định số 165/QĐ-TTg ngày 07/02/2024 của Thủ tướng Chính phủ [3], Việt Nam đặt mục tiêu phát triển hệ sinh thái năng lượng hydro, bao gồm 4 lĩnh vực: sản xuất; lưu trữ, vận chuyển, phân phối; sử dụng trong nước; và xuất khẩu với hạ tầng đồng bộ, hiện đại để góp phần đảm bảo an ninh năng lượng, thực hiện mục tiêu quốc gia về biến đổi khí hậu, tăng trưởng xanh và mục tiêu phát thải ròng bằng “0” vào năm 2050 theo lộ trình và cam kết của Việt Nam trong chuyển đổi năng lượng bền vững, công bằng, công lý. Theo đó, định hướng đến năm 2050, công suất sản xuất hydro phấn đấu đạt đến 10-20 triệu tấn/năm [3].

Năng lượng hạt nhân có thể đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất hydro tại Việt Nam thông qua các công nghệ như điện phân nước hoặc các quy trình nhiệt hóa học. Các nhà máy điện hạt nhân sử dụng công nghệ lò phản ứng tiên tiến (chẳng hạn như SMR), ngoài việc cung cấp điện ổn định, có thể tận dụng nhiệt độ cao từ lò phản ứng để sản xuất hydro. Điều này phù hợp với nhu cầu cung cấp hydro sạch cho các ngành công nghiệp, giao thông vận tải, hoặc tích hợp với năng lượng tái tạo để lưu trữ năng lượng dư thừa. Việc sản xuất hydro sạch bằng năng lượng hạt nhân còn tạo cơ hội phát triển các ngành công nghiệp liên quan, từ vận tải hydro đến lưu trữ năng lượng và nhiên liệu sạch. Hydro xanh được sản xuất từ năng lượng hạt nhân sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc khử cacbon cho các ngành công nghiệp nặng, đặc biệt là sản xuất phân bón ở Việt Nam.
Trong tương lai, việc sử dụng năng lượng hạt nhân để sản xuất hydro có thể giúp Việt Nam trở thành một trong những quốc gia tiên phong tại Đông Nam Á trong việc phát triển kinh tế hydro, đóng góp vào sự bền vững năng lượng và an ninh khí hậu toàn cầu.

Các công nghệ sản xuất hydro từ năng lượng hạt nhân [4].

Trong bối cảnh nhu cầu năng lượng Việt Nam ngày càng cao và mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính trở nên cấp bách hơn bao giờ hết, năng lượng hạt nhân đang nổi lên như một giải pháp tiềm năng để có thể đồng thời giải quyết cả hai mục tiêu lớn nói trên. Với những nỗ lực không ngừng trong việc đào tạo, nghiên cứu và hợp tác quốc tế trong lĩnh vực điện hạt nhân, PECC2 sẽ tiếp tục là đơn vị tiên phong, đồng hành cùng lộ trình phát triển điện hạt nhân tại Việt Nam.

Thực hiện: Kỹ sư Nhi Đỗ - PECC2

Tài liệu tham khảo:
[1] Quyết định số 500/QĐ-TTg ngày 15/5/2023 của Thủ tướng Chính phủ về việc Phê duyệt Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia thời kỳ 2021 - 2030, tầm nhìn đến năm 2050.
[2] Quyết định số 906/QĐ-TTg ngày 17/6/2010 của Thủ tướng Chính phủ về việc Phê duyệt định hướng quy hoạch phát triển điện hạt nhân ở Việt Nam giai đoạn đến năm 2030.
[3] Quyết định số 165/QĐ-TTg ngày 07/02/2024 của Thủ tướng Chính phủ về việc Phê duyệt Chiến lược phát triển năng lượng hydrogen của Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050.
[4] IAEA, "Advances in SMR Developments," International Conference On Small Modular Reactors And Their Applications, 2024.