Giải bài toán kỹ thuật cho mạng lưới đường sắt
Hãng chế tạo đầu máy Stadler (Thụy Sĩ) cùng Công ty Vận tải Sardinia (ARST) vừa ra mắt đoàn tàu chạy bằng hydro đầu tiên trên thế giới được thiết kế riêng cho hệ thống đường sắt khổ hẹp 950 mm tại Italy.
Đây được xem là một cột mốc đáng chú ý của ngành đường sắt bởi các đoàn tàu hydro trước đây đều được phát triển cho đường ray khổ tiêu chuẩn 1.435 mm. Với đường ray chỉ rộng 950 mm, tải trọng cho phép trên mỗi trục bánh xe thấp hơn rất nhiều, khiến việc sử dụng các mẫu tàu hydro hiện có gần như không khả thi.
Để giải quyết bài toán này, Stadler đã thiết kế lại gần như toàn bộ đoàn tàu từ đầu. Thân tàu được chế tạo bằng hợp kim nhôm nhằm giảm khối lượng, đồng thời tối ưu kết cấu để vẫn đáp ứng các yêu cầu về độ cứng, an toàn và khả năng vận hành trên những tuyến đường sắt có tuổi đời hơn 100 năm tại Sardinia, Calabria và Sicily.
Về nguyên lý hoạt động, đoàn tàu sử dụng pin nhiên liệu hydro để tạo ra điện. Điện năng này tiếp tục sạc cho bộ pin kéo, sau đó cung cấp điện cho các động cơ dẫn động bánh xe.
Tuy nhiên, điểm khác biệt của mẫu tàu mới nằm ở cách bố trí hệ thống năng lượng. Thay vì đặt các thiết bị trên nóc như nhiều đoàn tàu hydro đang khai thác tại châu Âu, Stadler tập trung toàn bộ pin nhiên liệu, bình chứa hydro và các thiết bị phụ trợ vào một toa kỹ thuật riêng mang tên Power Pack.
Giải pháp này giúp giảm tải cho các toa hành khách, tạo thêm không gian bố trí điều hòa, cửa sổ toàn cảnh, sàn thấp và lối lên xuống thuận tiện cho người khuyết tật, đồng thời giúp công tác bảo trì, thay thế thiết bị trở nên dễ dàng hơn.
Các đoàn tàu mới sẽ thay thế những đoàn tàu diesel đang phục vụ trên các tuyến đường sắt chưa được điện khí hóa tại miền Nam Italy.
Hướng tới mô hình đường sắt tự chủ bằng hydro xanh
Điểm đáng chú ý nhất của dự án không chỉ nằm ở công nghệ đoàn tàu mà còn ở cách thức tạo ra nhiên liệu.
Trong khi nhiều đoàn tàu hydro đang khai thác tại Đức và một số quốc gia châu Âu sử dụng nguồn hydro được cung cấp từ các trạm tiếp nhiên liệu bên ngoài, chưa bảo đảm hoàn toàn về nguồn gốc “xanh” của hydro, ARST lựa chọn một hướng đi khác.
Doanh nghiệp này sẽ tự sản xuất hydro ngay tại địa phương bằng phương pháp điện phân nước sử dụng điện từ các nhà máy điện mặt trời. Hydro sau khi tạo ra sẽ được lưu trữ và cấp trực tiếp cho các đoàn tàu.
Cách tiếp cận này giúp hình thành một chuỗi năng lượng khép kín, từ sản xuất điện mặt trời, điện phân tạo hydro, lưu trữ nhiên liệu đến vận hành đoàn tàu mà hầu như không phát sinh khí CO₂ trong toàn bộ quá trình.
Theo ARST, đây là bước đầu tiên trong chiến lược chuyển đổi từ một doanh nghiệp vận tải thành đơn vị vừa khai thác giao thông vừa tự sản xuất năng lượng sạch phục vụ chính hệ thống của mình.
Ông Carlo Poledrini – Giám đốc Trung tâm của ARST cho biết, các đoàn tàu hydro là hạt nhân trong chiến lược khử carbon đối với toàn bộ mạng lưới đường sắt khổ hẹp của Sardinia.
Theo hợp đồng ký kết năm 2023, Stadler sẽ cung cấp 10 đoàn tàu hydro cho ARST. Khi đi vào vận hành, các đoàn tàu này được kỳ vọng giúp giảm hơn 2.100 tấn khí CO2 mỗi năm so với đội tàu diesel hiện hữu.
Dự án cũng là một phần trong chương trình lớn hơn của Chính phủ Italy nhằm chuyển đổi các tuyến đường sắt khổ hẹp tại miền Nam nước này sang sử dụng năng lượng sạch. Ngoài Sardinia, Stadler đang chế tạo thêm 9 đoàn tàu cho vùng Calabria và hai đoàn tàu cho Sicily. Tất cả sẽ phải hoàn tất quá trình chứng nhận an toàn trước khi chính thức đưa vào khai thác.
Theo kế hoạch, những đoàn tàu hydro đầu tiên sẽ bắt đầu chở khách từ năm 2028 trên ba tuyến phía bắc Sardinia.
Dù còn cần thời gian để chứng minh hiệu quả kinh tế và khả năng vận hành lâu dài, dự án được xem là một thử nghiệm quan trọng đối với các tuyến đường sắt địa phương chưa thể điện khí hóa.
Nếu thành công, mô hình kết hợp tàu hydro với hệ thống tự sản xuất hydro xanh có thể mở ra hướng phát triển mới cho giao thông đường sắt phát thải thấp tại nhiều quốc gia vẫn còn duy trì các mạng lưới đường sắt lịch sử.
Minh Nhật
