Khám phá nguồn năng lượng sử dụng cho đường sắt cao tốc Bắc - Nam

Dự án đường sắt tốc độ cao Bắc - Nam là dự án giao thông trọng điểm góp phần tái cấu trúc năng lực hạ tầng, công nghệ của Việt Nam. Theo đề xuất, tuyến đường sắt được thiết kế với vận tốc tối đa 350 km/h và sử dụng nhiên liệu điện khí hóa.

Cụ thể, tuyến đường sắt tốc độ cao Bắc - Nam được thiết kế với vậna tốc tối đa 350 km/h, trải dài khoảng 1.541 km với cấu trúc đường đôi và khổ 1.435 mm, sử dụng nhiên liệu điện khí hóa. Tuyến đường sẽ bắt đầu từ ga Ngọc Hồi, xuyên qua 20 tỉnh, thành phố, và kết thúc tại ga Thủ Thiêm, TP.HCM.

Dự án này có tổng mức đầu tư lên đến hơn 67 tỷ USD. Thời gian bố trí vốn dự kiến kéo dài khoảng 12 năm, với mức trung bình khoảng 5,6 tỷ USD mỗi năm. Theo lộ trình, dự án sẽ được trình Quốc hội xem xét phê duyệt chủ trương đầu tư vào tháng 10/2024, khởi công vào cuối năm 2027, với mục tiêu hoàn thành toàn tuyến vào năm 2035.

Hình thức cung cấp điện cho đường sắt cao tốc

Khác với máy bay và ô tô, tàu cao tốc không thể sử dụng năng lượng từ việc đốt nhiên liệu một cách trực tiếp; thay vào đó, chúng hoàn toàn phụ thuộc vào điện năng để duy trì hoạt động.

Hệ thống cung cấp năng lượng cho đường sắt cao tốc được cấu thành từ hai thành phần chính: Nguồn điện và thiết bị cấp nguồn. Nguồn điện là nguồn cung cấp năng lượng cho hệ thống, bao gồm các nguồn như điện trường, máy phát điện và pin. Trong khi đó, thiết bị cấp nguồn đảm nhận vai trò truyền tải điện năng từ nguồn đến các đầu máy của tàu cao tốc thông qua những thành phần thiết yếu như dây cáp, ray dẫn hướng, máy biến áp và động cơ.

Trong các hệ thống đường sắt cao tốc hiện đại, dòng điện xoay chiều (AC) thường được lựa chọn làm nguồn điện chính. Sự ưu việt của dòng điện xoay chiều thể hiện ở hiệu suất truyền tải cao, giảm thiểu thất thoát năng lượng và khả năng điều khiển linh hoạt hơn so với dòng điện một chiều (DC). Hơn nữa, việc lắp đặt và bảo trì hệ thống điện 25kV AC cũng đơn giản hơn, tiết kiệm thời gian và chi phí đầu tư ban đầu.

Điện xoay chiều được tăng cường qua các máy biến áp và được truyền đến các bộ phận của tàu cao tốc thông qua hệ thống cáp. Tại đây, nếu cần thiết, nguồn điện AC sẽ được chuyển đổi thành DC, nhằm điều khiển động cơ của các đầu máy, từ đó cung cấp năng lượng cho sự vận hành của tàu.

Theo đó, nhiều hệ thống đường sắt cao tốc trên thế giới đã áp dụng điện 25kV AC (xoay chiều) như một tiêu chuẩn cho nguồn cung năng lượng như Shinkansen (Nhật Bản), TGV (Pháp), ICE (Đức), Frecciarossa (Ý), High-Speed Rail (Tây Ban Nha)

Đường sắt cao tốc hiện đang áp dụng hai hình thức cung cấp năng lượng chính. Phương pháp phổ biến nhất là dây dẫn trên cao, trong đó các dây dẫn điện áp cao được treo trên các cột hoặc tháp dọc theo đường ray. Tàu sẽ lấy điện thông qua các bộ phận tiếp xúc đặc biệt, được gọi là "chân tiếp xúc", trượt trên các dây dẫn này.

Hình thức thứ hai là ray thứ ba, ít phổ biến hơn; trong phương pháp này, một ray thứ ba được đặt song song với hai ray chính, cho phép tàu lấy điện thông qua một thanh trượt tiếp xúc với ray này.

Đường sắt cao tốc Bắc – Nam chạy bằng nhiên liệu điện khí hóa

"Tàu chạy đường sắt cao tốc sử dụng năng lượng điện là một trong những giải pháp tối ưu trong việc chuyển đổi phương thức vận tải, phù hợp với chiến lược phát triển nền kinh tế các-bon thấp của Việt Nam, nhằm đạt mục tiêu phát thải ròng bằng ‘0’ vào năm 2050 như đã cam kết tại Hội nghị COP26", Bộ Giao thông Vận tải khẳng định trong buổi trao đổi với báo chí về chủ trương đầu tư dự án đường sắt cao tốc Bắc - Nam vào đầu tháng 10/2024.

Với việc sử dụng nhiên liệu điện khí hóa, lượng phát thải CO2 của tàu cao tốc thấp hơn máy bay tới 8,5 lần và thấp hơn ô tô 3,7 lần. Ước tính, chi phí giảm thiểu lượng phát thải CO2 sẽ tiết kiệm khoảng 67 triệu USD vào năm 2040 và 172 triệu USD vào năm 2050, góp phần bảo vệ tài nguyên thiên nhiên cho thế hệ tương lai.

Quy hoạch điện VIII đặt mục tiêu chuyển đổi 18 GW điện than vào năm 2030 bằng việc thay thế bằng 14 GW điện khí LNG và từ 12 đến 15 GW nguồn năng lượng tái tạo. Theo đó, đến năm 2030, tổng công suất điện khí sẽ đạt khoảng 23.900 MW, chiếm hơn 14,9% trong cơ cấu nguồn điện.

Dự báo nhu cầu nhập khẩu LNG sẽ gia tăng, đạt khoảng 14-18 tỷ m³ vào năm 2030 và khoảng 13-16 tỷ m³ vào năm 2045. Theo đó, nguồn điện khí sẽ đóng vai trò dự phòng quan trọng, đặc biệt khi tỷ trọng các nguồn năng lượng tái tạo tăng cao, tránh tình trạng gián đoạn và phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên như điện gió và điện mặt trời.

Theo đó, các doanh nghiệp điện khí, đặc biệt là trong lĩnh vực điện khí hóa lỏng LNG sẽ có nhiều cơ hội hơn. Nhiều dự án quan trọng đã được phê duyệt, hứa hẹn mang lại triển vọng tăng trưởng mạnh mẽ. Trong số đó, Dự án Nhơn Trạch 3 và 4 của Tổng công ty Điện lực Dầu khí Việt Nam (POW), Dự án LNG Long Sơn của CTCP Kinh doanh LPG Việt Nam (PGV) và TV2, cùng với Dự án Ô Môn 3 và 4 của Tổng công ty Phát điện 2 (GE2) đều góp phần quan trọng.

Bên cạnh đó, Tổng công ty Khí Việt Nam (GAS) đang tích cực phát triển các dự án kho cảng LNG, qua đó sẽ thu lợi trong giai đoạn tới.

Quy hoạch điện VIII cũng tạo điều kiện thúc đẩy tiến độ cho các dự án mỏ khí tỉ đô như Lô B và Cá Voi Xanh, những dự án vốn đã bị đình trệ, nhằm đảm bảo nguồn khí trong nước và giảm thiểu sự phụ thuộc vào việc nhập khẩu LNG phục vụ phát điện tại Việt Nam trong những năm tới.