Trong thời đại các thành phố tìm cách giảm thiểu tác động môi trường và tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng, Barcelona (Tây Ban Nha) đang nổi lên như một hình mẫu tiên phong với hệ thống tàu điện ngầm sáng tạo của mình.
Bằng cách áp dụng công nghệ "phanh tái tạo", thành phố này đã biến hệ thống giao thông công cộng thành một nguồn năng lượng tái tạo đáng kể. Với cách tiến hành tương tự công nghệ được sử dụng trong các loại xe hybrid và xe điện, phương thức này cho phép chuyển đổi năng lượng động học từ quá trình phanh tàu thành điện năng.
"Điện khí hóa" các chuyến tàu
Cụ thể, mỗi khi có đoàn tàu dừng bánh, thay vì chuyển hóa thành nhiệt năng, các năng lượng bị hao phí có thể được thu hồi và biến đổi thành điện năng. Chúng sau đó được phân phối khắp hệ thống tàu điện ngầm để cung cấp cho các đoàn tàu khác hay những tiện ích của nhà ga như đèn chiếu sáng và thang cuốn. Thậm chí, một phần nguồn năng lượng này có thể được chuyển đến các trạm sạc xe điện bên ngoài nhà ga nếu có.
Dự án mang tên MetroCHARGE của Barcelona là minh chứng cho tầm nhìn này. Bằng cách lắp đặt các bộ biến tần và xây dựng mạng lưới các trạm sạc xe điện, thành phố đã tạo ra một hệ sinh thái năng lượng khép kín. Khi hoàn thành, dự kiến 41% năng lượng cần thiết để vận hành tàu điện ngầm sẽ đến từ công nghệ phanh tái tạo. Con số này không chỉ ấn tượng về mặt kỹ thuật mà còn có ý nghĩa to lớn về môi trường, với ước tính giảm 3.885 tấn khí thải CO2 mỗi năm.
Tầm quan trọng của MetroCHARGE được nhấn mạnh bởi quy mô hệ thống tàu điện ngầm của Barcelona. Với 165 nhà ga trải dài trên 125 km đường ray và phục vụ 440 triệu lượt hành khách mỗi năm, tiềm năng tiết kiệm năng lượng của dự án này là rất lớn. Hơn nữa, việc sử dụng năng lượng tái tạo không chỉ giới hạn trong hệ thống tàu điện ngầm, mà còn mở rộng ra các trạm sạc xe điện bên ngoài các nhà ga, thúc đẩy quá trình chuyển đổi sang giao thông xanh.
Thực tế thì trên thế giới, nhiều thành phố khác như Vienna (Á), Philadelphia (Mỹ) và São Paulo (Brazil) cũng đã áp dụng việc chuyển hóa năng lượng hao phí từ các chuyến tàu điện ngầm thành điện năng ở một mức độ nào đó. Tuy nhiên, Barcelona vẫn là một trong số ít thành phố nổi bật với quy mô triển khai rộng rãi và là thành phố đầu tiên mở rộng công nghệ phanh tái tạo sang lĩnh vực sạc xe điện.
Với việc áp dụng MetroCHARGE, năng lượng tích lũy từ các đoàn tàu hiện đủ để cung cấp năng lượng cho 25 ga tàu điện ngầm. Jordi Picas, người đứng đầu dự án và là giám đốc hệ thống tàu điện ngầm tại Cơ quan vận tải đô thị Barcelona (TMB) cho biết: "Trong các hệ thống tàu điện ngầm không triển khai phanh tái tạo, rất nhiều năng lượng không chỉ bị hao phí mà còn tỏa nhiệt bên trong đường hầm, làm tăng nhiệt độ nhà ga". Kể từ khi triển khai phanh tái tạo, nhiệt độ trung bình của hệ thống tàu điện ngầm trên toàn thành phố đã giảm 1 độ C.
Dù chi phí triển khai ban đầu tương đối lớn (khoảng 8,6 triệu USD), nhưng TMB hy vọng số tiền trên sẽ được thu hồi trong vòng 4-5 năm thông qua tiết kiệm năng lượng và doanh thu từ các trạm sạc xe điện, nơi tài xế phải trả khoảng 33 cent cho mỗi kilowatt nạp vào xe của họ trong 1 giờ.
Hình mẫu mới cho giao thông đô thị
Thành công của Barcelona đã thu hút sự chú ý của các thành phố khác trên toàn cầu. Chính quyền thủ đô New Delhi (Ấn Độ) đã cử phái đoàn đến học hỏi, trong khi chính quyền Vienna (Á) và một tập đoàn quốc tế điều hành 45 hệ thống giao thông công cộng cũng đang tìm hiểu kinh nghiệm của thành phố này.
Đặc biệt, các thành phố có hệ thống tàu điện ngầm lớn như New York (Mỹ) có tiềm năng tiết kiệm năng lượng đáng kể nếu áp dụng công nghệ phanh tái tạo. Ahmed Mohamed - giám đốc nghiên cứu sau đại học tại Khoa Kỹ thuật Điện thuộc Cao đẳng Thành phố New York, cho hay với hệ thống tàu điện ngầm lớn thứ 5 thế giới, gồm 472 nhà ga và hơn 1.070 km đường ray, New York có thể cắt giảm tới 35% năng lượng hao phí từ các chuyến tàu nếu áp dụng phanh tái tạo.
Barcelona là thành phố đầu tiên mở rộng công nghệ phanh tái tạo của tàu điện ngầm sang lĩnh vực sạc xe điện. Ảnh: Chariot Motors
Tuy nhiên, việc triển khai rộng rãi công nghệ phanh tái tạo không phải không có thách thức, khi dữ liệu cụ thể về số tiền và năng lượng tiết kiệm được từ hình thức này còn chưa rõ ràng. "Khi bạn không chắc chắn về những khoản tiết kiệm được, sẽ rất khó để tiến hành phân tích chi phí-lợi ích, vì vậy việc ra quyết định không hề dễ dàng", ông Mohamed lưu ý. “Điều quan trọng là phải tài trợ cho các dự án thí điểm để có được những con số thực tế”.
Một vấn đề khác, theo vị chuyên gia từ Cao đẳng Thành phố New York, là cần xác định rõ vai trò các bên liên quan tham gia triển khai công nghệ trên, như bên nào điều hành, bên nào trả tiền ... Ngoài ra, việc tìm địa điểm phù hợp để lắp đặt các bộ biến tần và trạm sạc trong không gian đô thị đông đúc cũng là một thách thức đáng kể.
Dù vậy, tiềm năng của công nghệ phanh tái tạo là không thể phủ nhận. Sáng kiến của Barcelona không chỉ là bước tiến trong lĩnh vực giao thông công cộng mà còn là hình mẫu để cách các thành phố có thể tích hợp và tối ưu hóa các hệ thống năng lượng của mình. Bằng cách biến hệ thống tàu điện ngầm thành một nguồn năng lượng tái tạo, thành phố lớn thứ 2 Tây Ban Nha đã đặt ra một tiêu chuẩn mới cho việc đổi mới trong giao thông đô thị và quản lý năng lượng.
Khi các thành phố trên toàn thế giới tiếp tục đối mặt với những thách thức về biến đổi khí hậu và tăng trưởng đô thị, bài học từ Barcelona có thể cung cấp một lộ trình hữu ích hướng tới một tương lai bền vững và hiệu quả năng lượng hơn.
Việt Anh