Tàu cánh ngầm điện hấp dẫn về công nghệ — nhưng tàu catamaran điện mới là tương lai đang hiện thực hóa

Theo CleanTechnica, trong bối cảnh xu hướng điện hóa giao thông đường thủy đang lan rộng toàn cầu, câu hỏi đặt ra không chỉ là "phà điện hay phà diesel" mà còn là "loại phà điện nào phù hợp nhất." Bài phân tích mới nhất của chuyên gia Michael Barnard chỉ ra rằng dù tàu cánh ngầm điện (electric hydrofoil) rất hấp dẫn về mặt công nghệ, chính tàu hai thân catamaran điện mới là kiến trúc đang thực sự mở rộng quy mô trên thế giới.

Tàu cánh ngầm điện — ấn tượng nhưng còn nhiều hạn chế

Xuất phát từ đề xuất tuyến phà cánh ngầm điện từ trung tâm Vancouver đến đảo Bowen và thị trấn Gibsons (Canada), Barnard đã phân tích kỹ những thách thức cốt lõi của công nghệ hydrofoil. Vùng biển British Columbia có nhiều khúc gỗ trôi và gỗ chìm (deadhead) — mối nguy lớn với cánh ngầm hoạt động ở tốc độ cao. Ngoài ra, các quy định bảo vệ động vật biển tại vùng biển Salish Sea cũng là rào cản đáng kể.

Một nghiên cứu của Cục Quản lý Vận tải Liên bang Hoa Kỳ (Federal Transit Administration) cho khu vực Puget Sound đã xác định va chạm với khúc gỗ trôi và gỗ chìm là thách thức thiết kế trung tâm. Đặc biệt, tàu cánh ngầm hoạt động không hiệu quả kinh tế khi chạy dưới tốc độ thiết kế — nghĩa là chúng phải luôn duy trì tốc độ cao để có lợi thế, điều rất khó đảm bảo trên nhiều tuyến thực tế.

Hiện tại, các mẫu hydrofoil điện trên thị trường vẫn còn khá nhỏ: Candela P-12 chở được 30 hành khách, còn Artemis EF-24 dài 24 m với sức chứa 150 hành khách.

Catamaran điện — giải pháp thực tế đang mở rộng quy mô

Trong khi đó, tàu catamaran (hai thân) điện đang chứng minh sức mạnh trên nhiều tuyến phà thực tế khắp thế giới. Barnard đặt câu hỏi then chốt: "Ngay cả ở nơi hydrofoil có thể hoạt động, liệu đó có phải kiến trúc tàu điện phù hợp, hay một catamaran điện tốc độ cao cỡ nhỏ và trung bình sẽ là lựa chọn tốt hơn?"

Catamaran mang lại khả năng giảm lực cản đáng kể trong khi vẫn duy trì sự linh hoạt vận hành mà hydrofoil không thể sánh được. Minh chứng rõ nhất cho tiềm năng mở rộng quy mô là China Zorrilla — tàu catamaran điện lớn nhất thế giới hiện nay, dài 130 m, sức chứa khoảng 2.100 hành khách và 225 xe ô tô, trang bị pin khoảng 40 MWh, vận hành trên tuyến sông River Plate giữa Argentina và Uruguay.

Các dự án phà điện catamaran khác cũng đang triển khai mạnh mẽ:

• San Francisco Bay Ferry với chương trình REEF dựa trên catamaran chạy pin hoàn toàn
• Auckland (New Zealand) đã đưa vào hoạt động phà nhanh hybrid sạc điện (plug-in hybrid) đầu tiên theo thiết kế catamaran
• BC Ferries (Canada) hiện có 6 phà lớp Island Class chạy pin hybrid và đang đóng thêm 4 chiếc

Bài toán năng lượng và hạ tầng sạc

Barnard phân tích cụ thể bài toán năng lượng: nếu một tuyến phà cần 3 MWh năng lượng đẩy cho một chuyến khứ hồi cộng thêm 0,3 đến 0,5 MWh cho hệ thống phụ trợ và tổn hao, thì ngay cả mức giảm nhỏ về nhu cầu đẩy cũng tạo ra hiệu ứng đáng kể trên toàn hệ thống.

Về hạ tầng sạc, yêu cầu cũng rất lớn: phà tiêu thụ 3 MWh mỗi chuyến khứ hồi và sạc trong 20 phút cần công suất trung bình khoảng 9 MW. Nếu kéo dài thời gian neo đậu lên 30 phút, công suất giảm còn khoảng 6 MW. Đây là con số khổng lồ so với trạm sạc xe điện thông thường.

Barnard nhấn mạnh rằng thành công của điện hóa phụ thuộc vào sự phối hợp toàn hệ thống: "pin, hệ thống tản nhiệt, bộ sạc, máy biến áp, bến đỗ, lịch trình, quy trình dự phòng và đội ngũ bảo trì" — không chỉ đơn thuần là chọn loại tàu nào.

Ý nghĩa với thị trường Việt Nam

Với hơn 3.200 km bờ biển và hệ thống sông ngòi dày đặc, Việt Nam có tiềm năng rất lớn cho giao thông đường thủy điện hóa. Các tuyến phà từ đất liền ra đảo Phú Quốc, Côn Đảo, Lý Sơn hay các tuyến buýt sông tại TP.HCM đều có thể hưởng lợi từ công nghệ catamaran điện.

VinFast — thương hiệu xe điện hàng đầu Việt Nam — đang mở rộng hệ sinh thái di chuyển xanh. Nếu xu hướng điện hóa đường thủy phát triển tại Việt Nam, hạ tầng trạm sạc ven sông và cảng biển sẽ là yếu tố quyết định. Bài học từ các dự án quốc tế cho thấy việc lựa chọn kiến trúc tàu phù hợp với điều kiện vận hành địa phương — thay vì chạy theo công nghệ ấn tượng nhất — mới là chìa khóa thành công.

Tổng kết

Như Barnard kết luận: "Điện hóa không thắng bằng cách chọn loại tàu có lý thuyết thủy động lực học ngoạn mục nhất. Mà thắng bằng cách chọn loại tàu giúp toàn bộ dịch vụ dễ vận hành trên điện nhất." Catamaran điện tốc độ cao nhiều khả năng sẽ gánh phần lớn quá trình chuyển đổi — không phải vì nó ấn tượng hơn, mà vì nó dễ tích hợp vào lưới điện, dễ xây dựng tại bến cảng và dễ vận hành trong một hệ thống giao thông thực thụ.

Nguồn: CleanTechnica