UAM – Kỷ Nguyên Mới Của Giao Thông Đô Thị

UAM (Urban Air Mobility) – hay còn gọi là phương tiện bay đô thị – đang mở ra một kỷ nguyên mới cho giao thông thành phố. Với ưu điểm thân thiện môi trường, di chuyển nhanh, ít tiếng ồn, UAM được xem là giải pháp đột phá cho vấn nạn tắc đường và ô nhiễm không khí ở các đô thị lớn.

Theo Morgan Stanley, thị trường UAM toàn cầu có thể đạt tới 1.000 tỷ USD vào năm 2040, trở thành một trong những ngành công nghiệp công nghệ cao phát triển nhanh nhất thế giới. Các tập đoàn lớn và chính phủ đang đua nhau nghiên cứu, thử nghiệm và thương mại hóa công nghệ này.

Giải Pháp Năng Lượng Mới Cho UAM: Pin Nhiên Liệu Hydro (PEMFC)

Hiện nay, pin lithium-ion vẫn là nguồn năng lượng chính của phương tiện bay điện. Tuy nhiên, nhược điểm như trọng lượng lớn, thời gian sạc lâu, phạm vi bay hạn chế khiến công nghệ này khó đáp ứng nhu cầu thực tế.

Pin nhiên liệu hydro (Hydrogen Fuel Cell – PEMFC) đang nổi lên như một giải pháp năng lượng thế hệ mới cho UAM nhờ các ưu điểm vượt trội:

• Mật độ năng lượng cao – Tăng tầm bay:
  PEMFC có tỷ lệ năng lượng trên trọng lượng gấp 10 lần pin lithium-ion, giúp phương tiện bay xa và hoạt động lâu hơn.

• Tiếp nhiên liệu nhanh – Hiệu suất vận hành cao:
  Chỉ mất 5–10 phút để nạp đầy hydro, trong khi pin cần hàng giờ để sạc. Điều này giúp UAM có thể bay liên tục 5–6 chuyến/ngày, thay vì chỉ 1–2 chuyến như hệ thống pin thông thường.

• Trọng lượng nhẹ & Thân thiện môi trường:
  Cấu trúc gọn nhẹ, chỉ phát thải hơi nước tinh khiết, góp phần giảm ô nhiễm và cải thiện chất lượng không khí đô thị.

• Vận hành êm ái – Độ bền cao:
  PEMFC hoạt động gần như không rung, không tiếng ồn – yếu tố then chốt cho giao thông hàng không đô thị.

Một công ty UAM hàng đầu của Mỹ đã tăng tầm bay từ 200 km lên 800 km khi chuyển sang sử dụng pin nhiên liệu hydro.

Thách Thức Kỹ Thuật Của Pin Nhiên Liệu Hydro

Mặc dù sở hữu nhiều ưu điểm, PEMFC vẫn còn một số rào cản công nghệ cần khắc phục:

• Chi phí cao do sử dụng chất xúc tác bạch kim.

• Hiệu suất phụ thuộc vào độ tinh khiết của hydro và độ ẩm môi trường.

• Khả năng thu hồi nhiệt còn hạn chế.

Do đó, việc tăng độ bền, giảm chi phí và nâng hiệu suất của các thành phần lõi như MEA, tấm ngăn và chất xúc tác là yếu tố quyết định khả năng thương mại hóa.

VINATech – Dẫn Đầu Giải Pháp Năng Lượng Hydro Tại Việt Nam

Với hơn 25 năm nghiên cứu và phát triển công nghệ pin nhiên liệu, VINATech là doanh nghiệp duy nhất sở hữu hệ thống sản xuất khép kín toàn diện – từ vật liệu nền, chất xúc tác đến chế tạo MEA và tấm ngăn.

Ưu thế công nghệ nổi bật của VINATech:

• Tuổi thọ tăng gấp 2,5 lần nhờ công nghệ kiểm soát carbon tiên tiến.

• Giảm 75% lượng bạch kim, giúp tối ưu chi phí.

• Quy trình phủ trực tiếp MEA giúp tăng độ bền và hiệu suất.

• Tấm ngăn bền gần như vĩnh cửu, chịu được môi trường khắc nghiệt.

Công nghệ PEMFC của VINATech đã được ứng dụng trong các dự án xe thương mại, hàng không và năng lượng tòa nhà trên toàn cầu – khẳng định vị thế tiên phong về công nghệ năng lượng sạch.

Giải Pháp Kết Hợp: Hydrogen Fuel Cell + Siêu Tụ Điện (Supercapacitor)

Để khắc phục hạn chế của PEMFC trong phản ứng công suất tức thời, VINATech phát triển giải pháp lai (Hybrid System) kết hợp pin nhiên liệu hydro và siêu tụ điện.

Cơ chế hoạt động:

• PEMFC cung cấp năng lượng ổn định trong quá trình bay.

• Siêu tụ điện (Supercapacitor) cung cấp dòng điện tức thời khi cất cánh, tăng tốc hoặc hạ cánh.

• Hệ thống DC/DC điều phối năng lượng tối ưu, giúp nâng cao hiệu suất toàn hệ thống.

Ưu điểm vượt trội:

• Giảm tải cho pin nhiên liệu, tăng tuổi thọ.

•  Hấp thu và tái sử dụng năng lượng khi hạ cánh (regenerative braking).

•  Đảm bảo an toàn khi cần công suất cao đột ngột.

•  Tăng hiệu quả vận hành và tiết kiệm năng lượng.

Nguyên lý Hoạt Động của Hệ Thống Lai Hydrogen + Supercapacitor trong UAM

Trong hệ thống năng lượng lai Hydrogen + Supercapacitor, hai nguồn năng lượng này phối hợp nhịp nhàng để tối ưu hiệu suất và độ bền cho phương tiện bay đô thị (UAM).

• Giai đoạn cất cánh và tăng tốc:
  Khi UAM cần công suất lớn trong thời gian ngắn, siêu tụ điện (Supercapacitor) xả điện tức thì để hỗ trợ động cơ điện, giúp tăng tốc nhanh và ổn định. Nhờ khả năng phóng điện nhanh, siêu tụ giảm tải cho pin nhiên liệu, tránh tình trạng quá tải hoặc suy giảm hiệu suất.

• Giai đoạn bay ổn định:
  Trong quá trình bay thông thường, pin nhiên liệu hydro (PEMFC) đảm nhiệm vai trò cung cấp năng lượng chính. Hydrogen được chuyển hóa thành điện năng thông qua phản ứng điện hóa, đảm bảo nguồn điện liên tục, ổn định và hiệu suất cao.

• Giai đoạn hạ cánh và phanh tái sinh:
  Khi máy bay hạ cánh hoặc giảm tốc, động cơ điện hoạt động như một máy phát, chuyển đổi động năng thành điện năng. Năng lượng thu hồi được nạp lại vào siêu tụ điện, chuẩn bị cho chu kỳ bay tiếp theo.

• Bộ điều phối năng lượng (Energy Management System - EMS):
  Hệ thống EMS hoặc bộ chuyển đổi DC/DC điều khiển dòng năng lượng giữa PEMFC, siêu tụ và động cơ. Nó đảm bảo việc phân bổ điện năng linh hoạt — fuel cell cung cấp điện ổn định, còn supercapacitor đáp ứng tức thời các đỉnh tải.

Sự kết hợp này tạo nên một chu trình năng lượng hiệu quả và bền vững, vừa kéo dài tuổi thọ pin nhiên liệu, vừa giảm tổn hao năng lượng trong quá trình vận hành.
Đây chính là trái tim của công nghệ UAM thế hệ mới, nơi hydrogen mang lại năng lượng dài hạn và supercapacitor đảm bảo phản ứng nhanh và an toàn tuyệt đối.

VINATech – Tiên phong cho giao thông đô thị xanh

Kết hợp Hydrogen Fuel Cell (PEMFC) và Siêu tụ điện (Supercapacitor) là hướng đi tất yếu của giao thông đô thị tương lai (UAM) – nơi hiệu suất, độ an toàn và tính bền vững được đặt lên hàng đầu.

VINATech không chỉ đơn thuần cung cấp linh kiện năng lượng, mà còn định hình hệ sinh thái năng lượng sạch cho thế hệ phương tiện bay mới – hướng tới một tương lai giao thông không phát thải và thân thiện môi trường.