Vào ngày 17 tháng 7, Thủ tướng Narendra Modi sẽ làm lễ khởi động chuyến tàu chạy bằng hydro đầu tiên của Ấn Độ trên tuyến Jind–Sonipat ở bang Haryana. Sự kiện này không chỉ đơn thuần là một lễ cắt băng khánh thành. Nó báo hiệu rằng Đường sắt Ấn Độ, một trong những mạng lưới đường sắt lớn nhất thế giới, hiện đã sẵn sàng để thử nghiệm công nghệ pin nhiên liệu hydro trên chính các đường ray của mình, tiến xa hơn việc sử dụng diesel và lực kéo điện truyền thống trong nỗ lực tìm kiếm các phương thức truyền động sạch hơn.

Cách thức hoạt động của công nghệ

Con tàu này chạy bằng pin nhiên liệu hydro thay vì lấy điện từ dây điện trên cao hoặc đốt dầu diesel trong động cơ. Nói một cách đơn giản, pin nhiên liệu là một thiết bị điện hóa. Hydro được lưu trữ trong các bình chứa trên tàu sẽ phản ứng với oxy lấy từ không khí. Phản ứng này tạo ra điện để cung cấp cho các động cơ kéo, và khí thải trực tiếp duy nhất là hơi nước và một ít nhiệt. Không có khói thải, không có lưu huỳnh dioxide và không có carbon dioxide thoát ra từ ống xả trong quá trình vận hành.

Sự khác biệt đó rất quan trọng. Các đầu máy diesel thải ra các chất ô nhiễm ở ngang tầm mặt đất trên mỗi km chúng chạy. Ngay cả tàu điện, dù chạy sạch trên đường ray, cũng mang gánh nặng phát thải gián tiếp nếu điện lưới cung cấp cho chúng đến từ than đá. Một con tàu chạy bằng hydro chuyển vấn đề ô nhiễm lên thượng nguồn, tức là vào cách thức tạo ra chính lượng hydro đó. Nếu hydro được sản xuất bằng năng lượng tái tạo—thường được gọi là hydro xanh—toàn bộ chu trình có thể đạt mức phát thải gần bằng không. Hiện tại, lợi ích tức thời là loại bỏ quá trình đốt cháy từ chính phương tiện, giúp cải thiện chất lượng không khí dọc theo các hành lang đường sắt và loại bỏ tiếng ồn cũng như muội than tại các nhà ga.

Hành lang Jind–Sonipat

Đường sắt Ấn Độ đã chọn một đoạn đường khu vực ở Haryana cho màn ra mắt này. Tuyến Jind đến Sonipat không phải là tuyến trục bận rộn nhất cả nước, và đó chính là mục đích. Một dự án thí điểm trên một hành lang ngắn hơn cho phép các kỹ sư giám sát các mô hình tiêu thụ nhiên liệu, hậu cần tiếp nhiên liệu, thu hồi năng lượng phanh và độ mòn của các bộ phận trong điều kiện thực tế tại Ấn Độ mà không lo ngại gây gián đoạn trên các tuyến chính có mật độ giao thông cao.

Địa hình tương đối bằng phẳng và khí hậu khô ráo của Haryana mang lại một môi trường thử nghiệm có thể kiểm soát được, mặc dù cái nóng mùa hè và bụi bẩn sẽ vẫn là thách thức đối với các ngăn pin nhiên liệu và hệ thống lọc không khí. Việc vận hành con tàu tại đây cho phép ngành đường sắt thu thập dữ liệu về cách lưu trữ hydro hoạt động trong dịch vụ dừng-chạy hàng ngày, và cách các đội bảo trì thích nghi với một công nghệ chưa từng hoạt động trên một tuyến thương mại nào của Ấn Độ.

Tại sao lại là Hydro, và tại sao lại là lúc này

Đường sắt Ấn Độ đã điện hóa các tuyến đường với tốc độ nhanh chóng trong thập kỷ qua. Tuy nhiên, việc điện hóa hoàn toàn trên hàng chục nghìn km đường vẫn còn đắt đỏ và khó khăn về mặt kỹ thuật trên một số đoạn nhất định. Các tuyến nhánh hẻo lánh, địa hình đồi núi và các đoạn có mật độ giao thông thấp thường không xứng đáng với chi phí vốn để lắp đặt và bảo trì dây điện trên cao.

Tàu chạy bằng hydro lấp đầy khoảng trống đó. Chúng tự mang theo nguồn cung cấp năng lượng, nghĩa là không cần dây điện trên cao. Chúng có thể chạy trên các tuyến chưa điện hóa trong khi vẫn mang lại hiệu suất và đặc tính không phát thải tại chỗ như một đoàn tàu điện đa năng (EMU). Đối với Ấn Độ, thời điểm này cũng phù hợp với Sứ mệnh Hydro Xanh Quốc gia, nhằm mục tiêu xây dựng năng lực sản xuất trong nước và giảm chi phí hydro xanh. Nếu quốc gia có thể sản xuất hydro xanh với giá cả phải chăng ở quy mô lớn, các đoàn tàu pin nhiên liệu sẽ trở thành một sự thay thế hấp dẫn hơn nhiều cho các đội tàu diesel vẫn đang phục vụ hàng trăm tuyến đường phụ.

Những gì hành khách sẽ nhận thấy

Từ góc độ của hành khách, sự khác biệt đầu tiên có lẽ sẽ là sự yên tĩnh. Các đoàn tàu điện pin nhiên liệu chạy gần như im lặng so với tiếng gầm rú và lạch cạch của động cơ diesel. Các sân ga sẽ không còn mùi khí thải. Gia tốc có xu hướng mượt mà vì các động cơ kéo điện cung cấp mô-men xoắn đồng đều.

Tuy nhiên, hành khách sẽ không thấy được sự phức tạp ẩn dưới sàn và mái tàu: các bình chứa hydro áp suất cao, bộ đệm pin để xử lý nhu cầu năng lượng đỉnh điểm, hệ thống quản lý năng lượng và các bộ ngắt an toàn. Đội ngũ nhân viên sẽ cần được đào tạo chuyên biệt. Hydro rất dễ cháy, và mặc dù các hệ thống lưu trữ và cung cấp được thiết kế theo các tiêu chuẩn khắt khe, các bãi đường sắt sẽ cần các quy trình mới để tiếp nhiên liệu, phát hiện rò rỉ và ứng phó khẩn cấp.

Những vấn đề khó khăn hơn vẫn còn ở phía trước

Vận hành một đoàn tàu là một thành tựu. Nhưng mở rộng quy mô công nghệ còn khó khăn hơn. Sản xuất hydro xanh tại Ấn Độ vẫn đang ở giai đoạn sơ khai. Hầu hết lượng hydro được sản xuất trên toàn cầu hiện nay đều có nguồn gốc từ khí tự nhiên thông qua một quy trình phát thải khí carbon dioxide. Trừ khi chuỗi cung ứng hydro được làm sạch, nếu không, lợi ích môi trường của chính đoàn tàu đó sẽ chỉ dừng lại ở mức một phần.

Chi phí là một thực tế khác. Các đoàn tàu chạy bằng pin nhiên liệu hydro hiện có giá mua đắt hơn so với các đoàn tàu diesel nhiều toa (DMU) truyền thống. Nhiên liệu, tính trên mỗi đơn vị năng lượng hữu ích, cũng đắt hơn so với việc lấy điện trực tiếp từ đường dây trên cao đã được điện hóa. Điều này có nghĩa là tàu chạy bằng hydro khó có khả năng thay thế các tuyến đường chính bận rộn vốn đã được điện hóa hoặc có kế hoạch điện hóa. Nơi hoạt động thực tế của chúng có thể là các tuyến đường khu vực chưa được điện hóa, các vùng ngoại ô đang mở rộng, và có lẽ là các tuyến đường di sản nơi việc kéo dài đường dây trên cao là không khả thi về mặt vật lý hoặc tài chính.

Cơ sở hạ tầng tiếp nhiên liệu phải được xây dựng từ con số không. Không giống như diesel, vốn có thể được vận chuyển bằng xe bồn và lưu trữ bằng các hệ thống logistics đã được thiết lập, hydro đòi hỏi phải được lưu trữ dưới áp suất cao hoặc ở nhiệt độ cực thấp (cryogenic), cùng với các hệ thống cấp nhiên liệu chuyên dụng tại các ga tàu. Mỗi thành phần này đều phải được chứng minh là an toàn và đáng tin cậy trong điều kiện thời tiết và quy trình vận hành tại Ấn Độ.

Một tín hiệu cho hệ sinh thái

Việc ra mắt vào ngày 17 tháng 7 không làm thay đổi ngành Đường sắt Ấn Độ chỉ sau một đêm. Một tuyến đường ở Haryana không thể bù đắp lượng khí thải của một mạng lưới vận chuyển hơn tám tỷ hành khách mỗi năm. Nhưng sự kiện khởi động này thúc đẩy một loạt các cuộc thảo luận quan trọng. Nó cho các nhà sản xuất toa xe biết rằng Ấn Độ đang sẵn sàng cho các hợp đồng pin nhiên liệu. Nó cho các nhà cung cấp năng lượng biết rằng sẽ có nhu cầu tiêu thụ hydro xanh ổn định nếu họ có thể cung cấp với giá cả phải chăng. Và nó nhắc nhở các kỹ sư đường sắt hãy bắt đầu xây dựng chuyên môn bảo trì ngay từ bây giờ, khi đội tàu còn nhỏ, thay vì phải chạy theo để bù đắp sau này.

Các quốc gia khác đã đưa tàu chạy bằng hydro vào thử nghiệm hoặc dịch vụ thương mại hạn chế, và việc Ấn Độ gia nhập lĩnh vực này đồng nghĩa với việc quốc gia này có thể nghiên cứu những gì đã thành công ở nơi khác, đồng thời điều chỉnh phần cứng cho phù hợp với khổ đường ray, tải trọng trục và các áp lực khí hậu tại địa phương. Thử thách thực sự chỉ bắt đầu sau chuyến chạy đầu tiên, khi đoàn tàu phải hoạt động xuyên qua cái nóng mùa hè, sự ẩm ướt của mùa mưa và lớp bụi bẩn tích tụ từ quá trình vận hành hàng ngày mà không có sự hỗ trợ từ ánh hào quang của một sự kiện ra mắt.

Bài học thực sự rút ra

Đoàn tàu hydro đầu tiên của Ấn Độ là một cột mốc thực sự, nhưng tốt nhất nên được hiểu như một "phòng thí nghiệm di động". Tuyến đường giữa Jind và Sonipat rất ngắn, và công nghệ này vẫn còn đắt đỏ. Tuy nhiên, bằng cách đưa tàu chạy bằng pin nhiên liệu vào vận hành thường xuyên, ngành Đường sắt Ấn Độ đang cam kết trả lời những câu hỏi hóc búa theo cách riêng của mình: Liệu hydro sạch có thể được sản xuất với chi phí đủ rẻ không? Liệu đội ngũ nhân viên có thể bảo trì thiết bị này một cách đáng tin cậy không? Và liệu hệ thống này có thể chứng minh được tính kinh tế trên các hành lang mà diesel hiện là lựa chọn duy nhất hay không?

Nếu dữ liệu từ Haryana cho kết quả tích cực, hệ thống truyền động bằng hydro có thể dần lan rộng sang các tuyến nhánh chưa được điện hóa khác, mang lại cho Ấn Độ một giải pháp thay thế không phát thải thực tế ở những nơi đường dây trên cao không bao giờ tới được. Kết quả đó sẽ khiến ngày 17 tháng 7 không chỉ là một ngày ra mắt, mà là điểm khởi đầu cho một sự chuyển dịch chậm rãi nhưng cần thiết trong cách di chuyển của một tỷ dân.

Tham gia cộng đồng học tập GyaanSetu: https://t.me/GyaanSetuBharat

Nguồn: India TV News