Nhu cầu điện tăng mạnh do quá trình điện khí hóa và sự bùng nổ của AI đang thúc đẩy cuộc đua phát triển công nghệ nhiệt hạch. Trong khi Mỹ và Trung Quốc dẫn đầu về đầu tư, bốn startup của Đức đang tận dụng lợi thế về nghiên cứu và công nghiệp để cạnh tranh trong lĩnh vực được kỳ vọng sẽ định hình tương lai ngành năng lượng...

Khi thế giới bước vào kỷ nguyên điện khí hóa với tốc độ chưa từng có, nhu cầu về một nguồn điện sạch, ổn định và gần như vô tận cũng trở nên cấp thiết hơn. Quá trình chuyển đổi sang xe điện, sản xuất công nghiệp phát thải thấp và đặc biệt là sự phát triển bùng nổ của các trung tâm dữ liệu phục vụ trí tuệ nhân tạo (AI) đang khiến mức tiêu thụ điện toàn cầu tăng nhanh.

Không giống điện hạt nhân truyền thống dựa trên phản ứng phân hạch, công nghệ nhiệt hạch tạo ra năng lượng bằng cách hợp nhất các hạt nhân nguyên tử nhẹ để hình thành các nguyên tố mới, đồng thời giải phóng một lượng nhiệt khổng lồ. Nguồn nhiệt này được sử dụng để phát điện mà không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, không cần nhiên liệu hóa thạch và không phát thải khí nhà kính.

Một ưu điểm quan trọng khác là phản ứng nhiệt hạch có nguy cơ xảy ra sự cố thấp hơn rất nhiều so với phân hạch hạt nhân và hầu như không tạo ra chất thải phóng xạ tồn tại lâu dài - yếu tố lâu nay luôn gây tranh cãi đối với điện hạt nhân.

TỪ NHỮNG DỰ ÁN QUỐC TẾ KHỔNG LỒ ĐẾN LÀN SÓNG STARTUP TƯ NHÂN

Trong nhiều thập kỷ, nghiên cứu nhiệt hạch gần như chỉ gắn liền với các chương trình quy mô lớn do chính phủ tài trợ.

Tiêu biểu nhất là dự án Lò phản ứng nhiệt hạch thực nghiệm quốc tế (ITER) đang được xây dựng tại miền Nam nước Pháp. Đây là dự án hợp tác giữa 35 quốc gia, bao gồm toàn bộ Liên minh châu Âu (EU), Mỹ, Nga, Trung Quốc cùng nhiều đối tác khác nhằm chứng minh khả năng tạo ra năng lượng nhiệt hạch ở quy mô lớn.

Tuy nhiên, con đường hiện thực hóa mục tiêu này không hề dễ dàng. Kể từ khi khởi công vào năm 2007, ITER liên tục đối mặt với tình trạng đội vốn và chậm tiến độ. Thời điểm vận hành đã nhiều lần bị lùi lại và theo kế hoạch hiện nay, lò phản ứng chỉ có thể được đưa vào hoạt động trong giai đoạn 2034- 2036.

Trong lúc các dự án quốc tế vẫn đang vật lộn với những thách thức kỹ thuật và tài chính, khu vực tư nhân lại nổi lên như một động lực mới của cuộc đua công nghệ.

Theo báo cáo của cơ quan Fusion for Energy (F4E) thuộc Liên minh châu Âu, hiện có khoảng 77 doanh nghiệp trên thế giới đang theo đuổi mục tiêu đưa công nghệ nhiệt hạch ra thị trường.

Trong đó, Mỹ hiện là quốc gia dẫn đầu với 42 doanh nghiệp, tiếp theo là Trung Quốc với 8 công ty và Vương quốc Anh với 6 doanh nghiệp. Đức cũng đã trở thành một trong những trung tâm phát triển công nghệ nhiệt hạch của châu Âu với bốn startup nổi bật gồm Focused Energy, Marvel Fusion, Proxima Fusion và Gauss Fusion.

DÒNG VỐN ĐỔ MẠNH VÀO CUỘC ĐUA NHIỆT HẠCH, MỸ VÀ TRUNG QUỐC TẠM DẪN ĐẦU

Nghiên cứu nhiệt hạch được đánh giá là một trong những lĩnh vực khoa học có chi phí cao nhất hiện nay. Việc phát triển một lò phản ứng có khả năng tạo ra điện thương mại đòi hỏi nguồn vốn khổng lồ, thời gian nghiên cứu kéo dài nhiều năm cùng sự tham gia của các chuyên gia hàng đầu trong nhiều lĩnh vực như vật lý plasma, vật liệu, laser, siêu dẫn và điều khiển tự động.

Mặc dù Chính phủ Đức đặt mục tiêu đưa nước này trở thành một trong những quốc gia dẫn đầu về công nghệ nhiệt hạch, nhưng phần lớn nguồn vốn đầu tư của cả khu vực công lẫn tư hiện vẫn tập trung tại Mỹ và Trung Quốc.

Đáng chú ý, chỉ trong khoảng thời gian từ tháng 6 đến cuối năm 2025, tổng vốn đầu tư đã tăng thêm khoảng 30%, phản ánh niềm tin ngày càng lớn của thị trường vào triển vọng thương mại hóa công nghệ này. Trong tổng số vốn nói trên, khoảng 53% được rót vào các doanh nghiệp của Mỹ, trong khi gần một phần ba chảy vào các công ty Trung Quốc.

Theo báo cáo của F4E, cả hai thị trường này hiện đều đã xuất hiện một số doanh nghiệp nhiệt hạch được định giá trên 1 tỷ USD, chính thức gia nhập nhóm "kỳ lân" công nghệ.

Phần vốn còn lại - chỉ hơn 700 triệu euro - được phân bổ cho tám doanh nghiệp của châu Âu. Trong số đó, Marvel Fusion và Focused Energy của Đức là hai startup thu hút được nhiều vốn đầu tư nhất, cho thấy các nhà đầu tư vẫn đánh giá cao tiềm năng của hệ sinh thái nghiên cứu và công nghiệp công nghệ cao tại nền kinh tế lớn nhất châu Âu.

Tuy nhiên, khoảng cách về quy mô đầu tư giữa châu Âu với Mỹ và Trung Quốc cũng làm dấy lên nhiều lo ngại rằng cuộc đua công nghệ nhiệt hạch có thể sẽ lặp lại kịch bản từng xảy ra ở nhiều lĩnh vực công nghệ chiến lược khác, nơi các doanh nghiệp châu Âu dần đánh mất lợi thế vào tay những đối thủ sở hữu nguồn lực tài chính vượt trội.

CHÂU ÂU LO NGẠI TỤT LẠI, ĐỨC ĐẶT CƯỢC VÀO HỆ SINH THÁI CÔNG NGHỆ

Khoảng cách về quy mô đầu tư vào công nghệ nhiệt hạch khiến nhiều chuyên gia liên tưởng đến những gì đã diễn ra trong hàng loạt lĩnh vực công nghệ chiến lược khác.

Từ pin năng lượng mặt trời, điện gió, chất bán dẫn, xe điện, công nghệ vũ trụ, mạng xã hội cho tới trí tuệ nhân tạo (AI), Mỹ và Trung Quốc đều đã vươn lên vị trí dẫn đầu nhờ nguồn lực tài chính dồi dào cùng chính sách hỗ trợ mạnh mẽ từ chính phủ. Xu hướng tương tự cũng đang hình thành trong lĩnh vực nhiệt hạch.

Trong khi Chính phủ Trung Quốc liên tục gia tăng đầu tư cho nghiên cứu và phát triển công nghệ nhiệt hạch, thì ngành công nghiệp này tại Mỹ lại nhận được sự hậu thuẫn rất lớn từ khu vực tư nhân, đặc biệt là các tập đoàn công nghệ hàng đầu.

Điển hình là Google, trong hơn một thập kỷ qua không chỉ đầu tư hàng trăm triệu USD vào TAE Technologies mà còn cử các kỹ sư trực tiếp tham gia những dự án nghiên cứu của doanh nghiệp này. Google cũng là một trong những nhà đầu tư của Commonwealth Fusion Systems (CFS) - doanh nghiệp nhiệt hạch lớn nhất nước Mỹ - đồng thời đã ký hợp đồng mua điện trong tương lai từ công ty này.

Một startup nổi bật khác của Mỹ là Helion Energy nhận được sự hậu thuẫn của Sam Altman, Giám đốc điều hành OpenAI. Microsoft cũng đã ký thỏa thuận mua điện với Helion Energy, cho thấy các "ông lớn" công nghệ đang đặt cược vào khả năng thương mại hóa điện nhiệt hạch trong tương lai.

Đối với Đức, nguy cơ bị bỏ lại phía sau chắc chắn tồn tại. Đó là nhận định của Giáo sư Markus Roth, Đại học Kỹ thuật Darmstadt (TU Darmstadt), đồng thời là đồng sáng lập startup Focused Energy vào năm 2021. Tuy nhiên, ông vẫn tin rằng Đức đang sở hữu một lợi thế mà không phải quốc gia nào cũng có.

"Dù các nước khác hiện đầu tư nhiều hơn đáng kể, chúng tôi lại có một hệ sinh thái mạnh hơn để phát triển," ông Roth nói với DW.

Hệ sinh thái này bao gồm mạng lưới các trường đại học, viện nghiên cứu, startup công nghệ cùng các doanh nghiệp công nghiệp chế tạo đã hình thành và phát triển trong nhiều thập kỷ. Chính sự kết nối chặt chẽ giữa các thành phần này có thể giúp các doanh nghiệp Đức đạt tốc độ phát triển nhanh hơn, ngay cả khi nguồn vốn đầu tư thấp hơn so với các đối thủ.

Giáo sư Markus Roth Đại học Kỹ thuật Darmstadt (TU Darmstadt), đồng sáng lập startup Focused Energy

Focused Energy cũng lựa chọn một hướng đi khác biệt so với phần lớn doanh nghiệp trên thế giới khi tập trung vào công nghệ nhiệt hạch bằng laser. Hiệu quả của phương pháp đã được chứng minh vào cuối năm 2022 khi các nhà khoa học Mỹ tại National Ignition Facility (NIF) lần đầu tiên đạt được hiện tượng "đánh lửa" (ignition), tạo ra lượng năng lượng từ phản ứng nhiệt hạch lớn hơn lượng năng lượng laser truyền tới mục tiêu.

Thành tựu này được xem là cột mốc quan trọng trong lịch sử nghiên cứu nhiệt hạch và góp phần củng cố niềm tin của giới đầu tư vào triển vọng thương mại hóa công nghệ.

Tập đoàn năng lượng hàng đầu của Đức- RWE cũng đã quyết định tham gia cuộc đua. Tháng 5/2026, RWE đầu tư thêm 60 triệu euro vào Focused Energy. Không chỉ vậy, hai bên còn có kế hoạch xây dựng một nhà máy điện nhiệt hạch nguyên mẫu trên khu đất từng đặt nhà máy điện hạt nhân Biblis của RWE.

Giáo sư Roth cho rằng một trong những trở ngại lớn nhất hiện nay không còn chỉ là bài toán khoa học, mà là khả năng nhanh chóng hình thành chuỗi cung ứng phục vụ sản xuất quy mô lớn. Ông cho rằng ngành công nghiệp quang học của Đức hiện vẫn giữ vị trí dẫn đầu thế giới, song cần nâng năng lực sản xuất lên một tầm cao mới.

"Ở Đức, chúng ta cần học cách chế tạo các hệ thống laser giống như cách sản xuất ô tô - trên dây chuyền lắp ráp nhưng vẫn bảo đảm độ chính xác cực cao", ông Roth nói.

Nếu làm được điều này, ngành công nghiệp quang học không chỉ phục vụ lĩnh vực nhiệt hạch mà còn có thể trở thành một trong những trụ cột mới của nền kinh tế Đức trong nhiều thập kỷ tới.

ĐỨC KỲ VỌNG CÓ NHÀ MÁY ĐIỆN NHIỆT HẠCH THƯƠNG MẠI ĐẦU TIÊN VÀO ĐẦU NHỮNG NĂM 2040

Không chỉ khu vực tư nhân, Chính phủ Đức cũng đang coi nhiệt hạch là một trong những công nghệ chiến lược của tương lai.

Theo chương trình "High-Tech Agenda for Germany" được công bố vào tháng 7/2025, nhiệt hạch đã được đưa vào danh sách sáu công nghệ then chốt quyết định năng lực cạnh tranh của nước Đức trong những thập kỷ tới.

Bên cạnh đó, Berlin cũng cam kết dành hơn 2 tỷ euro vốn đầu tư công cho lĩnh vực này trong nhiệm kỳ hiện nay. Dẫu vậy, con đường từ phòng thí nghiệm đến nhà máy điện thương mại vẫn còn rất dài.

Focused Energy đặt mục tiêu hoàn thành nguyên mẫu lò phản ứng nhiệt hạch thương mại vào năm 2037. Công ty đặt kỳ vọng sẽ xây dựng nhà máy điện nhiệt hạch thương mại đầu tiên thuộc thế hệ đầu tiên vào đầu những năm 2040.

Để hiện thực hóa kế hoạch này, nhu cầu vốn sẽ tiếp tục tăng mạnh. Hiện mỗi năm Focused Energy cần khoảng 150-200 triệu euro để duy trì các hoạt động nghiên cứu và phát triển. Theo ông Roth, con số này sẽ còn tăng theo thời gian, trong khi chi phí xây dựng nhà máy điện thử nghiệm đầu tiên có thể lên tới vài tỷ euro. 

Việc thương mại hóa điện nhiệt hạch sẽ không thể thành công nếu chỉ dựa vào nguồn vốn tư nhân. Điều đó sẽ không thể thực hiện được nếu thiếu sự hỗ trợ của chính phủ. 

Giáo sư Markus Roth Đại học Kỹ thuật Darmstadt (TU Darmstadt), đồng sáng lập startup Focused Energy

Dù vẫn còn nhiều rào cản về công nghệ, tài chính và chuỗi cung ứng, song cuộc đua phát triển điện nhiệt hạch đang bước vào giai đoạn tăng tốc trên phạm vi toàn cầu.

Trong bối cảnh Mỹ và Trung Quốc chiếm ưu thế về nguồn lực tài chính, Đức kỳ vọng có thể tạo ra lợi thế cạnh tranh bằng nền tảng khoa học, năng lực chế tạo chính xác và sự phối hợp chặt chẽ giữa các viện nghiên cứu, doanh nghiệp và khu vực công.

Nếu những mục tiêu hiện nay trở thành hiện thực, đầu những năm 2040 có thể đánh dấu bước khởi đầu của kỷ nguyên điện nhiệt hạch thương mại.