Dự tính tiêu thụ điện của đường sắt tốc độ cao Bắc - Nam và số liệu thực tế ở Trung Quốc

Hạ tầng điện Việt Nam phải phát triển đồng bộ như thế nào khi triển khai đường sắt Bắc - Nam tốc độ 350 km/h? Việt Nam đã chính thức thông qua chủ trương đầu tư tuyến đường sắt tốc độ cao Bắc - Nam với tốc độ thiết kế 350 km/h, tổng vốn dự kiến khoảng 67 tỷ USD. Đây không chỉ là dự án giao thông lớn nhất lịch sử hiện đại, mà còn kéo theo yêu cầu tái cấu trúc đồng bộ hệ thống hạ tầng năng lượng quốc gia, đặc biệt là điện lực. Một đoàn tàu tốc độ 350 km/h không chỉ cần đường ray hiện đại, tín hiệu thông minh, hay nhà ga quy mô lớn, mà phía sau còn là hệ thống điện có độ ổn định rất cao, công suất lớn, khả năng điều độ linh hoạt và mạng lưới truyền tải phát triển đồng bộ dọc hành lang Bắc - Nam. Câu hỏi đặt ra là: Đường sắt tốc độ cao tiêu thụ điện như thế nào? Việt Nam cần chuẩn bị gì về nguồn điện, lưới điện và cơ chế vận hành để đáp ứng hệ thống giao thông điện hóa quy mô lớn này trong tương lai? Phân tích, nhận định của chuyên gia Tạp chí Năng lượng Việt Nam.

Trung Quốc hiện có 165.000 km đường sắt, trong đó có 50.000 km đường sắt cao tốc. Lượng khách sử dụng đường sắt năm 2025 là 4,588 tỷ lượt khách. Trung Quốc lần lượt sản xuất ra các đoàn tàu có công suất khác nhau với số lượng lớn, được vận hành hiệu quả, đủ để đánh giá về tiêu thụ điện thực tế của đường sắt cao tốc. Các số liệu cho thấy đường sắt cao tốc là phương tiện rất hiệu quả về sử dụng điện năng.

Mức tiêu thụ điện năng:

Đoàn tàu chính chạy trên đường sắt cao tốc là đoàn tàu động lực phân tán có 8 toa. Động lực phân tán có nghĩa là 8 toa đều tiêu thụ điện để biến thành sức kéo (dù chúng ta chỉ nhìn thấy cần tiếp điện ở đầu tàu). Mỗi đoàn tàu có công suất tiêu thụ điện khoảng 10 MW. Thoạt nghe rất lớn, vì như vậy mỗi giờ cả đoàn tàu tiêu thụ 10.000 kWh. Nhưng đó là công suất tối đa, khi tốc độ ổn định tiêu thụ điện chỉ bằng khoảng 60% công suất tối đa. Trong thời gian đó đoàn tàu chở hàng nghìn khách di chuyển được 263 km (trung bình) nên khi chia ra theo km chỉ khoảng 22 kWh/km.

Trong điều kiện vận hành thực tế, mức tiêu thụ điện năng của tàu cao tốc là từ 19,5 đến 23,5 kWh/km.

Bảng 1: Mức tiêu thụ điện năng của 4 đoàn tàu có 8 toa:

Theo số liệu chính thức, tàu cao tốc chỉ hoạt động gần hết công suất khi khởi động. Khi vào giai đoạn chạy ổn định, công suất hoạt động thực tế của chúng giảm khoảng 60%. Đây là dữ liệu thực tế của các đoàn tàu có chạy và dừng ở các ga.

Để đạt được hiệu suất cao như vậy, các kỹ sư thiết kế nỗ lực hết sức để giảm trọng lượng thân toa xe, lực cản của tàu, như sử dụng vật liệu composite và con tàu luôn có dạng khí động học, trong khi vẫn phải đảm bảo các yếu tố an toàn, ổn định của đoàn tàu. Các thiết bị phụ trên tàu cũng là loại tiết kiệm năng lượng nhất, như đèn LED, điều hòa không khí và quạt có biến tần.

Ngoài ra, giống như ô tô điện, khi phanh đoàn tàu tạo ra điện năng. Khi đoàn tàu phanh để vào một nhà ga, hệ thống phanh tái tạo năng lượng sẽ được sử dụng trước để chuyển đổi động năng của tàu thành năng lượng điện. Sau đó mới là hệ thống phanh cơ học để dừng chính xác tại ke ga.

Hiệu quả năng lượng đóng góp cho hiệu quả tài chính:

Với hiệu quả như vậy, tại sao đường sắt cao tốc Trung Quốc vẫn bị dư luận đồn đoán là gây ra những khoản lỗ khổng lồ?

Tập đoàn Đường sắt Quốc gia Trung Quốc (CR) vận hành cả đường sắt cao tốc và đường sắt thường. Tập đoàn đang chịu khoản nợ hơn 6 nghìn tỷ nhân dân tệ (NDT), nhưng không có nghĩa là CR chỉ có thua lỗ. Trong quá khứ CR đã từng lỗ hàng chục tỷ NDT, nhưng 3 năm gần đây, tình trạng tài chính đã được cải thiện, với lợi nhuận 4,34 tỷ NDT trong năm 2025.

Bảng 2: Doanh thu, lợi nhuận và nợ phải trả của Tập đoàn Đường sắt Trung Quốc:

Sau tuyến đường sắt Bắc Kinh - Thượng Hải là có lãi, hiện tại khá nhiều tuyến đường sắt cao tốc đã đem lại lợi nhuận. CR còn có đường sắt thường và đặc biệt khâu vận chuyển hàng hóa, trong đó có hàng hóa Á - Âu đang phát triển mạnh và đem lại lợi nhuận.

Các nguồn doanh thu khác đến từ đầu tư, phát triển đất đai (TOD), quảng cáo trên tàu và doanh thu dịch vụ giá trị gia tăng, như ăn uống và lưu trú. Những phương án thu hút lượng khách cũng được tính toán lại đối với những ga hẻo lánh do các tỉnh tự đầu tư, nhằm tăng lượng khách đi trên tàu cao tốc cho quãng đường dài, thay vì phải dừng quá nhiều ga gây tổn thất năng lượng.

Trong tin đồn cũng có sự thật là chi phí duy tu bảo dưỡng đường sắt cao tốc rất lớn so với đường sắt thông thường, nên các tuyến ít hành khách khác không thể đạt lợi nhuận. Mặt khác, do mạng lưới đường sắt vẫn đang mở rộng liên tục với tốc độ nhanh, nên CR vẫn phải liên tục vay nợ và trả lãi vay.

So sánh hiệu quả năng lượng đường sắt cao tốc với phương tiện khác:

Quay lại vấn đề năng lượng, tuyến đường đông khách nhất là Bắc Kinh - Thượng Hải có hiệu quả xét về tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải. Với tốc độ 350 km/h và mức tiêu thụ điện năng trung bình chỉ có 3,8 kWh/100 km cho 1 hành khách. Trên tuyến Nam Ninh - Quảng Châu tốc độ vận hành tối đa chỉ có 250 km/h và mức tiêu thụ điện năng chỉ có 2 kWh/100 km cho 1 hành khách.

Một xe ô tô điện tiêu thụ trung bình 15,95 kWh/100 km. Giả sử một chuyến đi có 3 người, mức tiêu thụ điện cho mỗi người sẽ là 5 kWh/100 km, trong khi tốc độ chỉ khoảng 100 km/h. Xe xăng còn tốn hơn nhiều, tiêu thụ khoảng 6 lít xăng/100 km, tương đương 56 kWh/100 km - tức là 18,7 kWh/100 km cho 1 người.

So với máy bay còn thấy hiệu quả cao hơn. Một hành khách tiêu tốn 3,5 lít dầu phản lực cho 100 km, tương đương 33 kWh so với 2 kWh của tàu cao tốc, trong khi tốc độ hai phương tiện tương đương nhau, vì tàu cao tốc có nhà ga gần thành phố, không mất thời gian ra sân bay, làm thủ tục, gửi hành lý...

Dự tính tiêu thụ điện của đường sắt cao tốc Việt Nam:

Báo cáo tiền khả thi của đường sắt cao tốc Việt Nam dự tính đến năm 2035 trên đoạn đường Hà Nội - Vinh khoảng cách 281 km, có 47 đôi tàu khai thác trong một ngày 24 giờ. Dự tính là giữa Hà Nội - Vinh chỉ có 2 đôi tàu, hay 4 đoàn tàu hoạt động thường xuyên đủ đảm bảo 60 phút có một chuyến.

Với 4 đoàn tàu hoạt động liên tục, nhu cầu công suất điện tối đa sẽ là 40 MW, công suất trung bình 24 MW. Các đoàn tàu sẽ vận hành 16 giờ/ngày và tiêu thụ 384.000 kWh trong 1 ngày, hay 140,16 triệu kWh/năm. Cộng cả tiêu thụ điện tại nhà ga và các thiết bị trên đường thêm 10% nữa là 154 triệu kWh/năm.

Trên tuyến TP. Hồ Chí Minh - Nha Trang có khoảng cách 369 km, nên có thể vận hành 3 đôi tàu - tức 6 đoàn tàu cùng một lúc. Công suất điện tiêu thụ là 36 MW, điện năng tiêu thụ 231 triệu kWh/năm.

Tổng cả hai đoạn dự tính hoạt động vào năm 2035 sẽ là 60 MW công suất và 385 triệu kWh/năm (nhỏ hơn so với trong Báo cáo tiền khả thi). Phụ tải đó quá nhỏ so với hệ thống điện Việt Nam lúc đó (dự tính 376.000 MW tổng công suất đặt vào năm 2035).

Tính về tiêu thụ điện cho một hành khách trên cùng một khoảng cách, thì đường sắt cao tốc tiết kiệm từ vài lần đến hàng chục lần so với ô tô và máy bay - đồng nghĩa với giảm phát thải khí nhà kính. Tuy nhiên, đầu tư đường sắt cao tốc rất lớn, hệ thống kỹ thuật phức tạp, chi phí vận hành cao, nên không dễ gì xây dựng và vận hành được trong ngắn hạn./.

ĐÀO NHẬT ĐÌNH - CHUYÊN GIA TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

Tài liệu Tham khảo:

1. Đường sắt cao tốc Trung Quốc thực tế tiêu thụ bao nhiêu điện?

https://finance.sina.com.cn/tech/discovery/2024-09-12/doc-incnvite6969445.shtml

2. Tập đoàn Đường sắt Quốc gia công bố báo cáo tài chính 2025 và quý 1-2026. http://wap.china-railway.com.cn/xwzx/ywsl/202605/t20260506_156174.html

3. Báo cáo hàng năm của Tập đoàn Đường sắt Quốc gia Trung Quốc (năm 2024).

4. Bộ Giao thông vận tải: Báo cáo Nghiên cứu tiền khả thi dự án đường sắt tốc độ cao trên trục Bắc - Nam (năm 2024).