Trong bối cảnh toàn cầu đang hướng tới phát triển bền vững và giảm phát thải khí nhà kính, khái niệm “cảng xanh” (Green Port) ngày càng trở nên phổ biến và đóng vai trò trung tâm trong chiến lược phát triển ngành Hàng hải. 
Cảng xanh và bài toán năng lượng tại cảng
Theo định nghĩa quốc tế, cảng xanh là mô hình cảng “đầu tư và thúc đẩy các hoạt động thân thiện với môi trường, đảm bảo vận hành hiệu quả và bền vững trong dài hạn trên toàn bộ chuỗi hoạt động cảng và hàng hải”.
Hiểu một cách cụ thể hơn, cảng xanh không chỉ đơn thuần là giảm ô nhiễm, mà còn là sự chuyển đổi toàn diện về công nghệ, năng lượng, quản lý và vận hành. Đây là quá trình tích hợp giữa tăng trưởng kinh tế với trách nhiệm môi trường, nhằm đảm bảo sự phát triển lâu dài của hệ thống logistics và thương mại quốc tế.
Tuy nhiên, để đạt được mục tiêu này, các cảng biển phải đối mặt với một bài toán lớn: tối ưu hóa năng lượng và kiểm soát nguồn phát thải. Trên thực tế, các nguồn gây ô nhiễm chính tại cảng bao gồm: Động cơ phụ của tàu khi neo đậu; Trang thiết bị vận hành trong cảng (cẩu, xe nâng, hệ thống bốc xếp); Phương tiện vận tải kết nối (xe tải, sà lan); Nguồn điện sử dụng (từ lưới điện hoặc máy phát diesel); Mức tiêu thụ điện năng chưa được tối ưu hóa.
Trong số đó, đáng chú ý nhất là động cơ phụ của tàu biển khi neo đậu. Các động cơ này thường chạy bằng dầu diesel để cung cấp điện cho hệ thống trên tàu, và có thể chiếm tới 60 - 85% lượng phát thải tại khu vực cảng. Đây chính là lý do khiến việc tìm kiếm giải pháp thay thế trở nên cấp thiết, trong đó hệ thống điện bờ (Shore Side Electricity - SSE) nổi lên như một giải pháp cốt lõi.
Các cách tiếp cận trong phát triển cảng xanh
Để xây dựng cảng xanh, cần có cách tiếp cận tổng thể dựa trên nhiều trụ cột khác nhau. Những trụ cột này không hoạt động độc lập mà bổ trợ lẫn nhau, tạo thành một hệ sinh thái vận hành bền vững.
Chuyển đổi nhiên liệu hàng hải: Đây là hướng đi dài hạn nhằm thay thế nhiên liệu hóa thạch bằng các loại nhiên liệu sạch như LNG, hydrogen hoặc ammonia. Tuy nhiên, việc chuyển đổi này đòi hỏi một hệ sinh thái phức tạp bao gồm hạ tầng cung cấp nhiên liệu, công nghệ tàu và tiêu chuẩn quốc tế.
Điện hóa thiết bị và phương tiện cảng: Việc thay thế các thiết bị chạy diesel bằng thiết bị chạy điện giúp giảm đáng kể khí thải và tiếng ồn. Nhiều cảng hiện đại đã triển khai xe nâng điện, cần cẩu điện và phương tiện vận chuyển tự động.
Số hóa và tối ưu vận hành: Ứng dụng công nghệ số như IoT, AI và hệ thống quản lý thông minh giúp tối ưu hóa quy trình vận hành, giảm tiêu hao năng lượng và nâng cao hiệu suất khai thác.
Xây dựng hệ thống điện bờ: Đây là một trong những giải pháp trực tiếp và hiệu quả nhất để giảm phát thải tại cảng, bằng cách cung cấp điện từ bờ cho tàu thay vì sử dụng động cơ diesel.
Quản lý chất thải và tài nguyên nước: Bao gồm xử lý nước thải, chất thải rắn và bảo vệ hệ sinh thái biển, góp phần giảm thiểu tác động môi trường tổng thể.
Trong các trụ cột trên, hệ thống điện bờ được xem là giải pháp có khả năng triển khai nhanh và mang lại hiệu quả rõ rệt trong ngắn hạn.
Vai trò của hệ thống điện bờ trong cảng xanh
Hệ thống điện bờ (SSE) là hệ thống cung cấp điện từ đất liền cho tàu khi neo đậu tại cảng, cho phép tàu tắt các động cơ phụ chạy bằng nhiên liệu hóa thạch. Một trong những hình thức phổ biến nhất là OPS (Onshore Power Supply) - cấp điện trực tiếp từ lưới điện cảng.
Hệ thống OPS bao gồm các thành phần chính: Nguồn điện tổng tại cảng; Trạm điện trung tâm (Power House) với chức năng biến áp và chuyển đổi tần số; Hệ thống quản lý cáp (Cable Management System - CMS) kết nối từ bờ lên tàu; Hệ thống điều khiển và giám sát (SCADA).
Ngoài OPS, còn có các hình thái khác như: Cấp điện từ pin lưu trữ (SBC/BS/SPB); Hệ thống phát điện từ năng lượng tái tạo (PG)
Hiệu quả môi trường: Việc sử dụng điện bờ giúp giảm đáng kể khí thải CO₂, NOx, SOx và bụi mịn. Đặc biệt, đối với các tàu có trọng tải lớn (trên 5.000 tấn), hiệu quả môi trường càng rõ rệt. Ngoài ra, điện bờ còn giúp giảm tiếng ồn và rung động tại khu vực cảng, cải thiện điều kiện làm việc và môi trường sống xung quanh.
Mặc dù chi phí đầu tư ban đầu cao, hệ thống điện bờ mang lại lợi ích lâu dài, đó là: Giảm chi phí nhiên liệu cho tàu; Tăng hiệu quả vận hành cảng; Nâng cao hình ảnh và uy tín của cảng trong chuỗi cung ứng toàn cầu
Tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế: Việc triển khai điện bờ phải tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế như bộ tiêu chuẩn IEC/ISO/IEEE 80005, bao gồm:
• IEC 80005-1: Kết nối điện áp cao (HVSC)
• IEC 80005-3: Kết nối điện áp thấp (LVSC)
• IEC 80005-2: Giao diện dữ liệu và truyền thông
Các tiêu chuẩn này đảm bảo khả năng tương thích giữa tàu và cảng trên toàn cầu, cũng như an toàn trong vận hành.
Thách thức và cơ hội cho doanh nghiệp tiên phong
Mặc dù vậy, việc triển khai hệ thống điện bờ tại Việt Nam vẫn còn nhiều khó khăn:
- Chi phí đầu tư lớn: Bao gồm hạ tầng điện, thiết bị và hệ thống điều khiển.
- Yêu cầu kỹ thuật cao: Đòi hỏi thiết kế phù hợp với từng loại tàu và cảng.
- Cải tạo hạ tầng hiện hữu: Nhiều cảng chưa sẵn sàng về mặt kỹ thuật.
- Mô hình tài chính chưa rõ ràng: Cần cân đối giữa CAPEX và OPEX.
Tuy nhiên, đây cũng là cơ hội lớn cho các doanh nghiệp tiên phong: Tối ưu hóa đầu tư theo giai đoạn; Tiếp cận nguồn vốn xanh quốc tế từ các tổ chức như ADB hoặc EU Global Gateway; Hưởng ưu đãi chính sách về thuế và phí; Tham gia các dự án thí điểm, tạo lợi thế cạnh tranh sớm…
Việc đi đầu trong triển khai điện bờ không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn giúp doanh nghiệp định vị thương hiệu trong lĩnh vực logistics xanh.
Ví dụ thí điểm điện bờ cho cảng container nước sâu tại Việt Nam
Cấu trúc hệ thống:
Một hệ thống OPS cho cảng container nước sâu thường bao gồm:
1. Trạm biến áp (Substation)
2. Trạm điện trung tâm (Power House)
3. Hệ thống CMS kết nối điện
4. Hệ thống điều khiển tự động (SCADA)
Nhu cầu công suất:
Đối với tàu container lớn:
• 60.000 - 80.000 GT: khoảng 2.2 MW
• 80.000 - 100.000 GT: khoảng 3.2 MW
• 100.000 - 200.000 GT: từ 4 - 6 MW
Một hệ thống OPS tiêu chuẩn cần đạt công suất khoảng 4 - 6 MVA, thậm chí lên tới 7.5 MVA theo tiêu chuẩn quốc tế.
Đề xuất thí điểm (trường hợp Lạch Huyện)
Một phương án khả thi là triển khai theo giai đoạn:
Giai đoạn 1 (thí điểm):
• Hệ thống OPS công suất 4 - 6 MVA
• 8 điểm đấu nối cố định
• 1 hệ thống CMS di động
Giai đoạn 2 (mở rộng):
• Bổ sung thêm hệ thống OPS 4 - 8 MVA
• Tăng số lượng CMS
Tổng công suất dài hạn có thể đạt 8 - 12 MVA, đủ phục vụ đồng thời 2 - 3 tàu lớn.
Giải pháp tài chính và kỹ thuật
Các mô hình đầu tư có thể bao gồm:
• CAPEX (đầu tư trực tiếp)
• OPEX (thuê dịch vụ)
• Kết hợp nguồn vốn từ các quỹ đầu tư xanh châu Âu
Ngoài ra, việc hợp tác với các đơn vị tư vấn kỹ thuật giúp tối ưu thiết kế và giảm chi phí.
Kết luận
Hệ thống điện bờ đóng vai trò then chốt trong chiến lược phát triển cảng xanh tại Việt Nam. Không chỉ giúp giảm phát thải và bảo vệ môi trường, điện bờ còn góp phần nâng cao hiệu quả vận hành, tăng năng lực cạnh tranh và thúc đẩy hội nhập quốc tế.
Mặc dù còn nhiều thách thức, nhưng với sự hỗ trợ từ chính sách, công nghệ và nguồn vốn quốc tế, Việt Nam có cơ hội lớn để trở thành quốc gia tiên phong trong khu vực về phát triển cảng xanh. Trong đó, điện bờ sẽ là một trong những nền tảng quan trọng nhất để hiện thực hóa mục tiêu này.
