Nguồn cung cấp năng lượng cho lưới điện năm 2035: Cuộc đua rộng mở

Nguồn năng lượng nào sẽ cung cấp điện cho lưới điện năm 2035? Cuộc đua đang rộng mở

Nhu cầu năng lượng vô độ của AI đã khiến các công ty công nghệ săn lùng các nguồn năng lượng mới - một cuộc tìm kiếm đã thúc đẩy sự cạnh tranh và đầu tư vào các công ty khởi nghiệp về nhiệt hạch và phân hạch. Đối với nhiều người, khí đốt tự nhiên là câu trả lời dễ dàng cho nguồn điện cơ bản 24/7. Nó đã được kiểm chứng, rẻ và có sẵn rộng rãi. Nhưng cuộc chiến ở Trung Đông đã phơi bày chuỗi cung ứng dễ bị tổn thương của nó sau khi các cuộc tấn công bằng máy bay không người lái của Iran phá hủy một phần đáng kể cơ sở hạ tầng khí đốt tự nhiên ở Qatar, một nhà xuất khẩu lớn. Đồng thời, nhu cầu tăng vọt đã tạo ra danh sách chờ cho các tuabin khí quá dài đến nỗi các đơn đặt hàng ngày nay có thể sẽ không được thực hiện cho đến đầu những năm 2030.

Những chậm trễ đó không chỉ gây ra rủi ro cho các công ty công nghệ mà còn cho chính ngành khí đốt tự nhiên. Ở Hoa Kỳ, 40% lượng khí đốt tự nhiên tiêu thụ ngày nay được dùng để sản xuất điện. Đến thời điểm tình trạng thiếu tuabin giảm bớt, ngành công nghiệp này có thể tràn ngập một loạt đối thủ cạnh tranh mới. Cả các công ty khởi nghiệp về lò phản ứng hạt nhân mô-đun nhỏ (SMR) và các công ty khởi nghiệp về năng lượng nhiệt hạch đều có kế hoạch bắt đầu kết nối các nhà máy điện thương mại đầu tiên của họ với lưới điện trong vòng năm đến bảy năm tới, khoảng thời gian cần thiết để có được các bộ phận cho một nhà máy điện khí đốt tự nhiên mới.

Mối đe dọa hạt nhân

Các công ty khởi nghiệp SMR có thể có cơ hội tốt nhất để thay thế các nhà máy điện khí đốt tự nhiên. Trong nhiều trường hợp, công nghệ này điều chỉnh thiết kế của các lò phản ứng phân hạch hiện có, nhưng vật lý cơ bản đã được chứng minh và sử dụng rộng rãi trong nhiều thập kỷ. Một số công ty SMR đặt mục tiêu đưa các lò phản ứng vào hoạt động trước khi thập kỷ này kết thúc. Kairos Power, công ty có Google là khách hàng tương lai, là một trong số đó. Công ty đã nhận được sự chấp thuận cho lò phản ứng trình diễn Hermes 2 của mình vào năm 2024 và việc xây dựng đang được tiến hành tốt. Oklo, công ty đã sáp nhập với công ty séc trắng của Sam Altman vào năm 2024, đặt mục tiêu năm 2028 cho các hoạt động thương mại đầu tiên của mình, theo báo cáo thường niên của công ty. Những người khác hy vọng sẽ theo sau một vài năm sau đó. X-energy, công ty có Amazon là một nhà đầu tư, đang nhắm đến đầu những năm 2030, trong khi TerraPower do Bill Gates sáng lập, công ty có thỏa thuận với Meta, đang lên kế hoạch bắt đầu hoạt động thương mại vào năm 2030.

Để thay thế khí đốt tự nhiên như là nguồn phát điện được lựa chọn, SMR sẽ cần phải mở rộng quy mô nhanh chóng, hiện thực hóa các lợi thế kinh tế nhờ quy mô mà mô hình kinh doanh của họ phụ thuộc vào. Điều đó sẽ không dễ dàng. Nhưng các công ty công nghệ dường như đủ tự tin rằng họ đang đầu tư vào các công ty khởi nghiệp hoặc ký kết thỏa thuận với họ để có được năng lượng trị giá gigawatt.

Lộ trình nhiệt hạch

Công nghệ khác mà các công ty đang quan tâm là năng lượng nhiệt hạch. Mặc dù nó không được chứng minh như phân hạch, nhưng nhiệt hạch hạt nhân hứa hẹn sẽ cung cấp một lượng lớn năng lượng chỉ sử dụng nước biển làm nhiên liệu. Các công ty khởi nghiệp về nhiệt hạch cũng đang nhắm đến đầu những năm 2030 - hoặc sớm hơn - để triển khai các lò phản ứng đầu tiên của họ.

Một công ty dẫn đầu, Commonwealth Fusion Systems, đang trên đà bật công tắc cho lò phản ứng trình diễn của mình vào năm tới. Lò phản ứng thương mại đầu tiên của công ty, Arc công suất 400 megawatt, dự kiến ​​sẽ bắt đầu tạo ra điện ở Virginia vào đầu những năm 2030. Một công ty khởi nghiệp khác, một người mới tương đối, hy vọng sẽ bắt đầu xây dựng một nhà máy điện quy mô lưới điện vào năm 2030. Inertia Enterprises đã xây dựng công nghệ của mình dựa trên thiết kế lò phản ứng được sử dụng bởi National Ignition Facility, nơi đầu tiên chứng minh rằng các phản ứng nhiệt hạch hạt nhân có kiểm soát có thể tạo ra nhiều năng lượng hơn mức tiêu thụ.

Nhưng Helion có thể có lộ trình tích cực nhất trong số tất cả. Công ty khởi nghiệp được Sam Altman hậu thuẫn đang chạy đua để xây dựng Orion, nhà máy điện quy mô thương mại đầu tiên của mình, vào năm 2028 để cung cấp điện cho Microsoft. Công ty cũng được cho là đang đàm phán với OpenAI để cung cấp tới 5 gigawatt vào năm 2030 và 50 gigawatt vào năm 2035. Để đạt được những con số đó, Helion sẽ phải xây dựng 800 lò phản ứng vào cuối thập kỷ và thêm 7.200 lò phản ứng nữa trong năm năm sau đó. Nếu công ty khởi nghiệp có thể cung cấp năng lượng với số lượng đó, nó sẽ viết lại hoàn toàn thị trường năng lượng.

Năm ngoái, Hoa Kỳ đã bổ sung 63 gigawatt công suất phát điện mới từ tất cả các nguồn. Nếu Helion có thể xây dựng gần 10 gigawatt công suất mới mỗi năm, riêng công ty sẽ bổ sung nhiều năng lượng hơn toàn bộ ngành khí đốt tự nhiên đã làm vào năm ngoái.

Vấn đề giá cả

Thách thức đối với tất cả những công ty đó - bao gồm cả các nhà sản xuất tuabin khí - là chi phí. Các công ty khởi nghiệp SMR đang dựa vào sản xuất hàng loạt để giảm chi phí, nhưng giả thuyết đó vẫn chưa được chứng minh. Ngày nay, năng lượng hạt nhân là một trong những hình thức sản xuất năng lượng mới đắt nhất với giá khoảng 170 đô la trên mỗi megawatt-giờ, theo Lazard. Nhiệt hạch phải đối mặt với một thách thức mở rộng quy mô tương tự, mặc dù nó phải đối mặt với nhiều điều chưa biết hơn. Một số chuyên gia dự đoán một megawatt-giờ từ một nhà máy điện nhiệt hạch có thể có giá khoảng 150 đô la ban đầu. Trong khi đó, các nhà máy điện khí đốt tự nhiên cơ bản mới có giá khoảng 107 đô la trên mỗi megawatt-giờ, theo Lazard, mặc dù giá đã có xu hướng tăng trong những năm gần đây, có lẽ khiến nó đi vào một cuộc đụng độ với cả các lò phản ứng phân hạch và nhiệt hạch mới. Nhưng tất cả chúng có thể bị hạ giá bởi năng lượng tái tạo kết hợp với pin.