Tàu điện ngầm biến thành trạm điện

Thành phố Barcelona đang sử dụng phanh tái tạo của tàu điện ngầm để chạy tàu, nhà ga và trụ sạc xe điện trong khu phố.

Tàu điện ngầm ở thành phố Barcelona. Ảnh: TEFL

Phần lớn hành khách đi ra từ nhà ga ở Bellvitge, một khu phố của tầng lớp lao động ở ngoại ô Barcelona, không hề biết hệ thống tàu điện ngầm của thành phố tiên tiến tới mức nào. Sử dụng công nghệ tương tự phanh tái tạo ở xe điện và xe lai, những đoàn tàu mà họ đi sản xuất một phần điện đổ vào các trụ sạc xe điện trong bãi đỗ xe gần đó, đèn chiếu sáng nhà ga và thang máy đưa họ tới sân ga, theo Popsci.

Mỗi khi tàu chuẩn bị dừng bánh, năng lượng tạo bởi tất cả lực ma sát được biến đổi thành điện nạp vào máy biến tần và phân phối khắp hệ thống tàu điện ngầm. 1/3 lượng điện đó giúp chạy tàu, phần còn lại dùng cho tiện nghi ở nhà ga và mạng lưới trụ sạc EV ngày càng tăng.

Trụ sạc siêu nhanh ở bên ngoài nhà ga Bellvitge nằm trong số 4 trụ sạc lắp đặt hồi tháng 7. Nhà cung cấp dịch vụ vận chuyển chính trong thành phố là Transports Metropolitans de Barcelona (TMB) lên kế hoạch bổ sung 3 trụ khi dự án mang tên MetroCHARGE mở rộng. "Chúng tôi đang cố gắng tận dụng điện ở hệ thống tàu điện ngầm và sử dụng năng lượng dư thừa đó cho trụ sạc xe điện trên phố", Marc Iglesias, trưởng phòng giao thông bền vững ở Àrea Metropolitana de Barcelona, cơ quan khu vực làm việc với TMB trong dự án.

Mỗi năm, cư dân và du khách thực hiện 440 triệu chuyến đi bằng hệ thống tàu điện ngầm của Barcelona, bao gồm 165 nhà ga nối liền bởi 125,5 km đường ray. Tính đến nay, cơ quan giao thông đã lắp đặt 3 máy biến tần và sẽ tăng thêm 13 máy nữa. Sau khi lắp đặt tất cả vào cuối tháng 9, họ hy vọng phanh tái tạo sẽ cung cấp 41% năng lượng cần thiết để chạy tàu. Nguồn năng lượng tái tạo này sẽ giúp giảm khoảng 3,9 tấn khí thải CO2 hàng năm.

Dù nhiều nơi bao gồm Vienna, Philadelphia, và São Paulo, sử dụng phanh tái tạo ở mức độ nào đó, Barcelona nằm trong số ít thành phố sử dụng rộng rãi và thành phố đầu tiên khai thác nguồn năng lượng đó cho cơ sở hạ tầng sạc xe điện. Tận dụng năng lượng có thể bị thất thoát dưới dạng nhiệt khi tàu chạy chậm lại có thể giảm đáng kể mức tiêu thụ điện của hệ thống giao thông công cộng.

Với việc ứng dụng MetroCHARGE, 33% năng lượng sử dụng bởi tàu đến từ phanh tái tạo, đủ để cung cấp cho 25 trạm tàu điện ngầm, theo Jordi Picas, người chỉ đạo dự án kiêm giám đốc hệ thống tàu điện ngầm ở TMB. Trong những hệ thống tàu điện ngầm không triển khai phanh tái tạo, có quá nhiều năng lượng không được sử dụng, không chỉ lãng phí mà còn sản sinh nhiệt lan tỏa bên trong đường hầm, làm tăng nhiệt độ. Từ khi áp dụng phanh tái tạo, nhiệt độ trong hệ thống tàu điện ngầm của Barcelona giảm một độ C. Dù triển khai MetroCHARGE tiêu tốn khoảng 8,6 triệu USD, TMB hy vọng có thể thu hồi trong 4 - 5 năm thông qua tiết kiệm năng lượng và lợi nhuận từ trụ sạc điện do tài xế trả phí.

Hệ thống tàu điện ngầm trên khác thế giới có sẵn cơ sở hạ tầng điện cần thiết để áp dụng cách tiếp cận này, nhưng không phải tất cả đều sử dụng tàu trang bị phanh tái tạo và việc chỉnh sửa tàu khá tốn kém. Tất cả tàu ở Barcelona trang bị công nghệ này từ thập niên 1980. Giả sử mỗi tàu có chi phí khoảng 6,6 triệu USD và có tuổi thọ trung bình 35 - 45 năm, nhà vận hành giao thông cần bao gồm phanh tái tạo trong kế hoạch trung và dài hạn.

Ngoài chi phí còn nhiều thách thức khác như tìm địa điểm tối ưu để đặt máy biến tần và trụ sạc trong khu đô thị đông đúc. Khó khăn lớn nhất là đạt thỏa thuận với các tòa thị chính để tiếp cận không gian công cộng nhằm đặt trụ sạc.

Một trong những rào cản chính đối với ứng dụng phanh tái tạo là thiếu dữ liệu về mức năng lượng và số tiền có thể tiết kiệm nếu sử dụng công nghệ. Việc học hỏi từ những dự án như MetroCHARGE có thể giúp các thành phố tìm hiểu lợi ích của phanh tái tạo.

An Khang (Theo Popsci)