Năng lượng hợp nhất sẽ trở nên rẻ hơn? Một nghiên cứu mới đưa ra dự báo không mấy khả quan

Năng lượng hợp nhất có thể cung cấp một nguồn điện ổn định và không phát thải khí nhà kính trong tương lai—nếu các công ty có thể xây dựng và vận hành các nhà máy thành công. Tuy nhiên, một nghiên cứu mới đăng trên tạp chí Nature Energy gợi ý rằng ngay cả khi tương lai đó đến, nó có thể không đi kèm với mức giá rẻ.

Các công nghệ thường có xu hướng trở nên ít tốn kém hơn theo thời gian. Ví dụ, pin ion-lithi hiện nay rẻ hơn khoảng 90% so với năm 2013. Nhưng về mặt lịch sử, các công nghệ khác nhau trải qua quá trình này với tốc độ khác nhau. Và chi phí của năng lượng hợp nhất có thể không giảm nhanh như giá của pin hoặc năng lượng mặt trời.

Tỷ lệ kinh nghiệm và dự báo chi phí

Việc đưa ra dự báo về chi phí của một công nghệ chưa tồn tại là rất khó khăn. Nhưng khi có hàng tỷ USD vốn tài trợ công và tư đang được đặt lên bàn cân, việc xem xét các giả định về cơ cấu năng lượng tương lai và chi phí của nó là rất đáng giá.

Một thước đo quan trọng là một chỉ số gọi là tỷ lệ kinh nghiệm (experience rate)—mức phần trăm mà chi phí của một công nghệ năng lượng giảm đi mỗi khi công suất tăng gấp đôi. Con số cao hơn có nghĩa là giá giảm nhanh hơn và lợi ích kinh tế tốt hơn khi mở rộng quy mô.

Về mặt lịch sử, tỷ lệ kinh nghiệm của điện gió trên bờ là 12%, pin ion-lithi là 20%, và các mô-đun năng lượng mặt trời là 23%. Các công nghệ năng lượng khác không trở nên rẻ nhanh như vậy—năng lượng phân hạch (nuclear fission) chỉ đạt 2%.

Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đã nhằm mục đích cải thiện dự báo về giá tương lai của năng lượng hợp nhất bằng cách ước tính tỷ lệ kinh nghiệm của công nghệ này. Đội ngũ đã xem xét ba đặc điểm chính có thể tương quan với tỷ lệ kinh nghiệm: kích thước đơn vị, độ phức tạp trong thiết kế, và nhu cầu tùy chỉnh.

Độ phức tạp là rào cản lớn nhất

Một công nghệ càng lớn và phức tạp, và/hoặc càng cần phải tùy chỉnh cho các trường hợp sử dụng khác nhau, thì tỷ lệ kinh nghiệm càng thấp.

Các nhà nghiên cứu đã phỏng vấn các chuyên gia về hợp nhất, bao gồm cả các nhà nghiên cứu thuộc khu vực tư nhân và công. Họ yêu cầu các chuyên gia đánh giá các nhà máy năng lượng hợp nhất dựa trên những đặc điểm này và sử dụng thông tin đó để dự đoán tỷ lệ kinh nghiệm. (Nghiên cứu chỉ tập trung vào giam từ và giam quán tính bằng laser, hai phương pháp tiếp cận hàng đầu hiện nay).

Các nhà máy hợp nhất có khả năng sẽ tương đối lớn, tương tự như các loại cơ sở khác (như nhà máy nhiệt điện than và phân hạch) dựa vào việc tạo nhiệt. Chúng có thể sẽ cần ít tùy chỉnh hơn các nhà máy phân hạch—chủ yếu vì các quy định và cân nhắc an toàn nên đơn giản hơn—nhưng nhiều hơn so với các công nghệ như tấm pin mặt trời.

Về độ phức tạp, Lingxi Tang, ứng viên PhD tại nhóm chính sách năng lượng và công nghệ của Đại học ETH Zurich và là đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết: “Hầu như có sự đồng thuận nhất trí rằng năng lượng hợp nhất cực kỳ phức tạp”. (Một số chuyên gia thậm chí nói rằng nó vượt xa thang đo mà các nhà nghiên cứu đưa ra).

Chi phí vẫn sẽ cao trong thời gian dài

Con số cuối cùng mà các nhà nghiên cứu đề xuất cho tỷ lệ kinh nghiệm của năng lượng hợp nhất là từ 2% đến 8%. Điều này có nghĩa là nó sẽ thấy mức giảm giá nhanh hơn năng lượng hạt nhân truyền thống nhưng không cải thiện mạnh mẽ như nhiều công nghệ năng lượng phổ biến hiện nay.

Điều đó có nghĩa là sẽ cần rất nhiều triển khai—và có lẽ là một thời gian khá dài—để giá xây dựng một lò phản ứng hợp nhất giảm đáng kể, do đó điện được sản xuất bởi các nhà máy hợp nhất có thể vẫn đắt đỏ trong một thời gian.

Đây là một tốc độ chậm hơn nhiều so với mức 8% đến 20% mà nhiều nghiên cứu mô hình hóa hiện nay giả định. “Về tổng thể, tôi nghĩ nên đặt câu hỏi về mức đầu tư hiện tại vào năng lượng hợp nhất,” Tang nói. (Mỹ đã phân bổ hơn 1 tỷ USD cho năng lượng hợp nhất trong năm tài chính 2024, và vốn tài trợ từ khu vực tư nhân tổng cộng 2,2 tỷ USD giữa tháng 7 năm 2024 và tháng 7 năm 2025). “Nếu bạn đang nói về phi carbon hóa hệ thống năng lượng, đây có thực sự là cách sử dụng tốt nhất tiền công cộng không?”

Tuy nhiên, một số chuyên gia cho rằng việc nhìn vào quá khứ để hiểu tương lai của giá năng lượng có thể gây hiểu lầm.

“Đó là một bài tập tốt, nhưng chúng ta phải khiêm tốn về những điều chúng ta chưa biết,” Egemen Kolemen, giáo sư tại Phòng thí nghiệm Vật lý Plasma Princeton, nói.

Vào năm 2000, nhiều nhà phân tích dự đoán rằng năng lượng mặt trời sẽ vẫn đắt đỏ—nhưng sau đó sản xuất bùng nổ và giá giảm mạnh, phần lớn vì Trung Quốc đã dồn toàn lực vào lĩnh vực này, ông nói. “Mọi người không hẳn sai lúc đó,” ông thêm. “Họ chỉ đang ngoại suy những gì họ thấy vào tương lai.”

Tốc độ giá giảm phụ thuộc vào quy định, động lực địa chính trị và chi phí lao động, ông nói: “Chúng ta chưa xây dựng thứ đó, nên chúng ta không biết.”