Công ước quốc tế về ngăn ngừa ô nhiễm do tàu biển (Công ước MARPOL) ra đời năm 1973. Nội dung công ước gồm nhiều quy định và liên tục được bổ sung, nhằm ngăn chặn ô nhiễm gây ra do vận chuyển hàng hóa là dầu mỏ, hàng nguy hiểm, độc hại, cũng như do nước, rác và khí thải từ tàu. Đến nay Công ước Marpol có 6 phụ lục, mỗi phụ lục có thời gian hiệu lực khác nhau được nêu tại công ước và sự tham gia của quốc gia thành viên cũng khác nhau.

Từ tháng 3/1991, Việt Nam đã tham gia các phụ lục I và II của công ước. Ngày 11/5/2016, Thủ tướng Chính phủ ban hành Quyết định số 795 phê duyệt kế hoạch thực hiện các phụ lục III, IV, V, VI còn lại của công ước với yêu cầu thực hiện đầy đủ các quy định tại mỗi phụ lục và tăng cường công tác phòng ngừa, kiểm soát ô nhiễm môi trường trong hoạt động hàng hải. Thông qua nhiều giải pháp cụ thể, Chính phủ đang nỗ lực thực hiện các cam kết với quốc tế về giảm phát khí thải thông qua đầu tư chính sách, đầu tư nghiên cứu ứng dụng, tuyên truyền thay đổi nhận thức của người dân trong việc sử dụng năng lượng…

Hiện Việt Nam có hơn 1.400 tàu biển, trong đó có hơn 400 tàu đăng ký chạy tuyến nước ngoài phải được trang bị Kế hoạch sử dụng hiệu quả nhiên liệu (SEEMP) theo quy định của Đăng kiểm Việt Nam cũng như  Nghị quyết MEPC.282 (70) của IMO.

Theo SEEMP và các hướng dẫn của IMO, nhiều giải pháp được khuyến nghị để tàu biển sử dụng hiệu quả nhiên liệu hơn. Việc sử dụng hiệu quả nhiên liệu đồng nghĩa với việc giảm phát khí thải vào môi trường. Với nhiệm vụ “Xây dựng hệ thống cung cấp giải pháp kỹ thuật nhằm sử dụng hiệu quả nhiên liệu trong vận hành tàu biển”, nhóm nghiên cứu đã lựa chọn ba giải pháp có tác động trực tiếp đến mức tiêu hao nhiên liệu của con tàu để tiến hành nghiên cứu, đề xuất giải pháp triển khai thực hiện trong thực tế sản xuất. Các giải pháp đó là: Lựa chọn tốc độ tối ưu cho tàu; Lựa chọn hiệu số mớn nước tối ưu cho tàu; Lựa chọn phương án nước dằn khi tàu nhẹ tải. Từ đó, nhóm nghiên cứu đã ứng dụng tin học, các phương pháp tính mới, giải quyết được bài toán này và thực nghiệm được một phần trên tàu của Công ty CP VTB Việt Nam (VOSCO). Kết quả thực nghiệm có hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu và BVMT.

Thực nghiệm trên tàu FORTUNE NAVIGATOR của Công ty CP VTB Việt Nam (VOSCO) đã mang lại hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu và BVMT

Cơ sở để thực hiện ba bài toán nêu trên là cơ sở dữ liệu về lực cản của tàu theo chiều chìm, hiệu số mớn nước và tốc độ. Bộ cơ sở dữ liệu này được thực hiện qua các bước sau: Số hóa bản vẽ thiết kế tàu; Xây dựng tuyến hình tàu bằng phương pháp số; Sử dụng phương pháp CFD tính toán và tạo bộ cơ sở dữ liệu.

Sau khi có bộ cơ sở dữ liệu, thuật toán tối ưu tìm bộ giá trị mớn nước, hiệu số mớn nước và tốc độ được sử dụng để tìm ra kết quả thỏa mãn yêu cầu của người khai thác tàu. Do giới hạn về thời gian và kinh phí, phần mềm mới hoàn thiện một phần nhưng đã đáp ứng được các chức năng chính sau: Căn cứ vào dữ liệu sức cản của tàu để tìm ra vận tốc mà tại đó máy chính có hiệu suất tốt nhất, con tàu đi được quãng đường dài nhất với lượng tiêu hao ít nhất. Dựa vào tốc độ và chiều chìm yêu cầu của tàu để tìm ra hiệu số mớn nước có lực cản nhỏ nhất. Phương án đảm bảo tàu có sức cản nhỏ nhất, hiệu suất đẩy của chân vịt đảm bảo cũng như tính năng lái của tàu không bị ảnh hưởng.

Bộ cơ sở dữ liệu lực cản nói trên là kết quả của tính toán lý thuyết. Để đảm bảo những kết quả tính toán lý thuyết này sát với thực tiễn, nhóm nghiên cứu đã tiến hành thực nghiệm trên hai tàu của Công ty CP VTB Việt Nam (VOSCO) trong điều kiện tàu đang khai thác sản xuất.

Hoạt động thực nghiệm trên tàu được thực hiện như sau: Chọn một đoạn trong hành trình của tàu có điều kiện phù hợp như đường chạy tàu thẳng, sóng gió ổn định, vừa phải để tiến hành các bước thực nghiệm:

Bước 1: Ghi lại các chỉ số trên tốc độ kế và chỉ số tải của máy chính;

Bước 2: Tiến hành bơm nước dằn chỉnh hiệu số mớn nước của tàu; Chờ cho tàu ổn định với hiệu số mớn nước mới;

Bước 3: Ghi chỉ số tốc độ kế và chỉ số tải của máy chính tại hiệu số mớn nước mới.

Bước 4: Tiến hành so sánh các giá trị lực của chỉ số tải, tốc độ tàu trước và sau khi thay đổi hiệu số mớn nước để rút ra kết luận về mối quan hệ của chúng với sự thay đổi hiệu số mớn nước.

Nhóm nghiên cứu đã thực hiện được 7 lần thực nghiệm trên tàu FORTUNE NAVIGATOR với kết quả như sau:

Do việc thực hiện trên tàu đang sản xuất, các tình huống thực nghiệm phải đảm bảo không ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất của tàu nên không thể thực nghiệm được tất cả các tư thế tàu. Kết quả của những thực nghiệm đã làm cho thấy, giá trị tính toán lý thuyết phù hợp với thực nghiệm và chỉ bằng việc điều chỉnh hiệu số mớn nước, tốc độ của tàu FORTUNE NAVIGATOR thay đổi từ 1% - 2%.

Hiện tại, tàu FORTUNE NAVIGATOR chạy chuyên tuyến, một năm hơn 80 lượt từ Hòn Dấu đến Vũng Tàu và ngược lại. Khoảng cách từ Hòn Dấu đến Vũng tàu là 738 hải lý, nếu tàu chạy với vận tốc 10 hải lý/giờ, mỗi lượt tàu chạy hết 73,8 giờ. Khi tốc độ tàu tăng lên 2%, đạt 10,2 hải lý/giờ, thời gian chạy chỉ còn 72,3 giờ, giảm 1,5 giờ. Mức tiêu thụ của tàu là 14 tấn FO/ngày. Vậy khi giảm 1,5 giờ sẽ, tàu tiết kiệm được 0,875 tấn. Không chỉ tiết kiệm được 0,875 tấn dầu, tàu còn giảm phát thải ra môi trường 2,625 tấn CO2. Với hơn 80 chuyến một năm, tàu sẽ tiết kiệm được 80 x 0,875 = 70 tấn dầu (khoảng 26.000 USD) và giảm phát thải được 210 tấn CO2 vào môi trường.

Như vậy, chỉ cần thay đổi hiệu số mớn nước, không tốn thêm chi phí nhưng có thể tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát khí thải một lượng đáng kể. Từ kết quả nghiên cứu có thể làm thay đổi quan điểm của người vận hành tàu cũng như làm cơ sở để các công ty vận tải biển xem xét áp dụng các quy định cần thiết cho tàu. Đây là giải pháp hiệu quả góp phần tiết kiệm nhiên liệu, nhằm ngăn ngừa ô nhiễm do tàu gây ra trong vùng biển Việt Nam. 

PGS. TS. Nguyễn Công Vịnh; PGS. TS. Nguyễn Kim Phương

Trường Đại học Hàng hải Việt Nam