Không còn là viễn tưởng, một quốc gia Châu Âu xây trạm sạc không dây giữa đại dương, tàu điện nạp năng lượng không cần cập bờ

Cuộc đua điện hóa ngành hàng hải đang vấp phải một nút thắt lớn mang tên hạ tầng. Việc phải liên tục quay về đất liền để nạp năng lượng khiến tầm hoạt động của tàu điện bị thu hẹp đáng kể. Để giải quyết bài toán này, một nhóm kỹ sư thuộc Tổ chức Nghiên cứu Công nghiệp và Kỹ thuật Na Uy gọi tắt là SINTEF vừa trình làng một hệ thống sạc không dây ngoài khơi. Sáng kiến này cho phép các phương tiện nạp năng lượng trực tiếp trên biển thông qua cảm ứng từ trường mà không cần bất kỳ dây cáp kết nối nào.

Nút thắt của hệ thống sạc truyền thống

Ý tưởng xây dựng các trạm tiếp nhiên liệu giữa biển không mới, nhưng việc áp dụng cho tàu điện lại đối mặt với hàng loạt rào cản kỹ thuật. Môi trường đại dương vốn khắc nghiệt với sóng lớn, sức gió mạnh và dòng chảy liên tục thay đổi. Những yếu tố cơ học này khiến việc sử dụng các đầu cắm vật lý truyền thống trở thành một bài toán đầy rủi ro.

Chỉ cần một sai lệch nhỏ về vị trí khi cập trạm, hệ thống cáp nối có thể bị đứt gãy hoặc gây gián đoạn quá trình truyền tải điện. Thêm vào đó, đặc tính ăn mòn cực mạnh của nước biển sẽ nhanh chóng phá hủy các tiếp điểm kim loại lộ thiên. Điều này không chỉ làm tăng điện trở, giảm hiệu suất sạc mà còn đẩy cao nguy cơ đoản mạch và phóng điện, đe dọa trực tiếp đến an toàn của toàn bộ hệ thống và thủy thủ đoàn.

Giải pháp sạc không điểm chạm công suất lớn

Công nghệ mới từ các chuyên gia Na Uy là mảnh ghép quan trọng trong dự án Ocean Charger được khởi xướng từ năm 2023 dưới sự hợp tác của hãng đóng tàu VARD. Thay vì cố gắng cải tiến dây cáp bọc nhựa, họ quyết định loại bỏ hoàn toàn điểm tiếp xúc vật lý. Các nhà nghiên cứu đã phát triển một hệ thống dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, vận hành tương tự như cách chúng ta sạc điện thoại thông minh nhưng được phóng to lên quy mô công nghiệp với thiết kế công suất chạm ngưỡng 5MW.

Hệ thống này bao gồm một cuộn dây phát đặt tại trạm sạc trên biển làm nhiệm vụ tạo ra từ trường dao động. Khi con tàu tiến vào vùng phủ sóng, một cuộn dây nhận được tích hợp sẵn trên thân tàu sẽ thu lấy từ trường này và chuyển đổi ngược lại thành dòng điện. Toàn bộ khối thiết bị này được bọc kín bằng các loại vật liệu đặc biệt có khả năng chống nước mặn và ngăn chặn sự sinh sôi của tảo biển. Đặc tính không chạm giúp hệ thống truyền tải dòng điện trơn tru ngay cả khi tàu nhấp nhô theo sóng biển và không được căn chỉnh vị trí hoàn hảo với trạm phát.

Tận dụng nguồn điện tuần hoàn từ gió biển

Điều làm nên tính bền vững của mô hình này là khả năng tự chủ về nguồn cung cấp năng lượng. Hệ thống sạc không dây được thiết kế để kết nối trực tiếp với các trụ tuabin điện gió ngoài khơi. Khi thời tiết thuận lợi, điện năng sinh ra từ sức gió sẽ được truyền thẳng vào pin lưu trữ của phương tiện.

Trong những ngày điều kiện thời tiết khắc nghiệt hoặc lượng gió sụt giảm, một hệ thống lưu trữ năng lượng trung gian tích hợp tại trạm sẽ tự động kích hoạt. Cơ chế này biến các điểm sạc thành những trạm biến áp độc lập trên biển, đảm bảo nguồn điện luôn sẵn sàng phục vụ các phương tiện mọi lúc. Các con tàu giờ đây có thể tấp vào lề hải trình để nạp đầy năng lượng rồi tiếp tục công việc thay vì phải lãng phí thời gian và chi phí vận hành cho việc quay đầu về bờ.

Bước đệm cho tương lai vận tải không phát thải

Mạng lưới trạm sạc không dây ngoài khơi mang lại giá trị kinh tế to lớn cho các lĩnh vực hàng hải đặc thù. Các tàu dịch vụ phục vụ giàn khoan dầu khí, đội tàu bảo dưỡng hạ tầng điện gió hay lực lượng tuần tra thực thi pháp luật trên biển sẽ là những nhóm đầu tiên hưởng lợi trực tiếp. Họ có thể kéo dài thời gian bám biển, tối ưu hóa hiệu suất thực thi nhiệm vụ và loại bỏ sự phụ thuộc vào động cơ diesel truyền thống.

Nếu được mở rộng quy mô dọc theo các đường bờ biển lớn như mục tiêu của dự án tại Na Uy, phát minh này sẽ tạo ra một cú hích lớn cho cấu trúc ngành vận tải thủy. Hình ảnh những chiếc tàu điện lặng lẽ nạp năng lượng giữa đại dương bao la sẽ xóa bỏ rào cản tâm lý về giới hạn hành trình. Đây chính là mảnh ghép hạ tầng mang tính quyết định để ngành hàng hải toàn cầu hiện thực hóa tham vọng cắt giảm khí thải trong những thập kỷ tới.