Ngày nay, tiết kiệm nhiên liệu và cắt giảm khí thải nhà kính là hai ưu tiên hàng đầu trong vận tải thủy. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế mà còn liên quan đến việc đáp ứng các yêu cầu của Tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO) nhằm giảm ô nhiễm môi trường, hiệu ứng nhà kính và nóng lên toàn cầu. Để đáp ứng các yêu cầu này, các nhà thiết kế và khai thác tàu cần tuân thủ các chỉ số quan trọng như: Chỉ số thiết kế năng lượng hiệu quả (Energy Efficiency Design Index - EEDI), Chỉ số khai thác năng lượng hiệu quả (Energy Efficiency Operational Indicator - EEOI), Kế hoạch quản lý năng lượng hiệu quả của tàu (Ship Energy Efficiency Management Plan - SEEMP).  Do đó, nghiên cứu các giải pháp tiết kiệm và sử dụng năng lượng hiệu quả trên tàu ngày càng trở thành vấn đề cấp thiết, xét cả về khía cạnh kinh tế và bảo vệ môi trường.

Đối với các tàu đang khai thác, một trong những giải pháp được IMO khuyến nghị và áp dụng rộng rãi trên thế giới để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng là chạy tàu ở hiệu số mớn nước tối ưu. Giải pháp này đã mang lại những kết quả đáng kể. Các báo cáo cho thấy, việc chạy tàu ở hiệu số mớn nước tối ưu có thể tiết kiệm từ 2% đến 5% lượng nhiên liệu tiêu hao, tùy thuộc vào loại tàu, tốc độ và chế độ khai thác. Với một tàu biển thông thường tiêu tốn khoảng 10 đến 200 tấn nhiên liệu mỗi ngày, mức tiết kiệm này trong một năm sẽ rất lớn. Ở Việt Nam, việc nghiên cứu và ứng dụng giải pháp này trong khai thác tàu còn khá mới mẻ. Vì vậy, mục tiêu đặt ra là đuổi kịp thế giới về công nghệ, làm chủ và tiến tới nội địa hóa sản phẩm nhằm nâng cao hiệu quả khai thác cho đội tàu vận tải thủy của Việt Nam.

Từ những vấn đề trên, PGS. TS. Nguyễn Kim Phương cùng các cộng sự tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, Bộ Giao thông Vận tải đã triển khai đề tài: “Nghiên cứu xây dựng chương trình tự động hóa tính toán hiệu số mớn nước tối ưu trong khai thác cho nhóm tàu biển Việt Nam có trọng tải cỡ 12500 tấn nhằm tiết kiệm nhiên liệu tiêu thụ”.

Đề tài này nhằm mục tiêu xây dựng một phần mềm tự động hóa tính toán hiệu số mớn nước tối ưu cho tàu, giúp tiết kiệm nhiên liệu trong quá trình khai thác, từ đó nâng cao hiệu quả kinh tế cho tàu cũng như đáp ứng các yêu cầu của công ước quốc tế và luật pháp Việt Nam liên quan đến giảm phát thải khí nhà kính.

Trên cơ sở nhiệm vụ của nghiên cứu đặt ra, nhóm nghiên cứu đã hoàn thành tất cả các công việc, nội dung được giao theo đúng tiến độ và đảm bảo chất lượng, cụ thể như sau:

- Đã tổng hợp, phân tích được một cách đầy đủ, chính xác các quy định của Công ước quốc tế và các điều luật của Việt Nam liên đến yêu cầu sử dụng năng lượng hiệu quả, tiết kiệm trên tàu.

- Đã tổng hợp, phân tích được các giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trên tàu đã và đang được áp dụng trên thế giới.

- Đã trình bày được cơ sở lý thuyết trong việc nghiên cứu giải pháp chạy tàu ở hiệu số mớn nước tối ưu nhằm tiết kiệm nhiên liệu cho tàu trong quá trình khai thác. Đây là cơ sở khoa học quan trọng của giải pháp chạy tàu ở hiệu số mớn nước tối ưu.

 - Đã phân tích lựa chọn được phương pháp tính toán ảnh hưởng của hiệu số mớn nước đến sự thay đổi lực cản tàu một cách phù hợp dưới góc độ tin cậy về kết quả tính toán.

- Đã mô phỏng, tính toán được ảnh hưởng của hiệu số mớn nước đến sự thay đổi lực cản tàu tại các tốc độ và mớn nước khác nhau cho series tàu hàng trọng tải 12500 tấn.

- Đã giải thích được bản chất vật lý nguyên nhân dẫn đến sự thay đổi lực cản tàu khi chạy ở các hiệu số mớn nước khác nhau thông qua việc phân tích sự khác nhau về đường dòng bao quanh tàu khi chạy ở các hiệu số mớn nước khác nhau.

- Đã xây dựng được chương trình phần mềm tự động hóa xác định hiệu số mớn nước tối ưu cho tàu. Chương trình phần mềm này được kết nối với thiết bị tự động đo hiệu số mớn nước trên tàu, đây là số liệu đầu vào để cho phép sỹ quan điều khiển tàu xác định được hiệu số mớn nước hiện thời để đưa ra phương án khai thác hợp lý dưới góc độ tiết kiện nhiên liệu và an toàn cho tàu trong quá trình khai thác.

- Kết quả thực nghiệm ở hai trạng thái (toàn tải và ballast) trên tàu 12500 tấn chỉ ra rằng, xu hướng thay đổi công suất máy và mức tiêu hao nhiên liệu của tàu hoàn toàn trùng khớp với kết quả tính toán bằng phần mềm. Điều này khẳng định độ tin cậy của phần mềm tính toán.

- Giải pháp chạy tàu ở hiệu số mớn nước tối ưu áp dụng đối với series tàu hàng trọng tải 12500 tấn cho phép tiết kiệm lượng nhiên liệu tiêu thụ được khoảng 3.00% đến 5.00% tùy thuộc vào trạng thái tải trọng và tốc độ tàu. Đây là mức tiết kiệm nhiên liệu đáng kể trong khai thác tàu, giúp nâng cao hiệu quả kinh tế cũng như bảo vệ môi trường trong quá trình khai thác tàu.

Kết quả của chương trình tự động hóa đã giúp xác định hiệu số mớn nước tối ưu cho tàu biển trọng tải 12.500 tấn nhằm tiết kiệm năng lượng. Đây là một bước tiến quan trọng, tạo tiền đề để nhóm nghiên cứu tiếp tục phát triển giải pháp này cho các loại tàu khác. Mục tiêu cuối cùng là phổ biến ứng dụng này đến các công ty vận tải biển Việt Nam, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế trong khai thác tàu và đạt được mục tiêu quốc gia về sử dụng năng lượng hiệu quả trong giao thông vận tải. Ngoài ra, nghiên cứu này còn đóng góp vào công tác đào tạo, huấn luyện Hàng hải tại Việt Nam, đặc biệt là tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 20992/2022) tại Cục Thông tin, Thống kê.

P.T.T (NASTIS)