Việt Nam có khoảng 3.260km đường bờ biển, cùng hệ thống sông, suối, kênh, rạch chằng chịt khắp cả nước, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển giao thông, vận chuyển hàng hóa và các hoạt động du lịch đường thủy. Vì vậy, hòa chung với xu hướng đổi mới trong các phương thức vận tải của thế giới, các phương tiện vận tải đường thủy trong nước cũng đang được quan tâm nghiên cứu cải tiến, nhằm giảm thiểu phát thải, cũng như đảm bảo an toàn hàng hải.
Theo WIPO, Tính bền vững và Số hóa chắc chắn sẽ định hình tương lai của ngành hàng hải. Để đạt được Tính bền vững, Tổ chức Hàng hải Quốc tế (International Maritime Organization - IMO) đã sửa đổi các mục tiêu giảm phát thải để phù hợp với Thỏa thuận Paris, được thông qua tại Hội nghị Thượng đỉnh của Liên Hiệp Quốc về biến đổi khí hậu lần thứ 21 (COP21), hướng tới mục tiêu giảm 15% lượng khí thải vào năm 2030 và vận tải đường thủy không phát thải ròng vào năm 2050. Số hóa cũng mang lại những đổi mới cho vận tải biển, với tiềm năng tối ưu hóa hoạt động của tàu, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và cải thiện khả năng kết nối giữa mạng lưới hậu cần trên bộ và trên biển.
Xu hướng công nghệ vận tải đường thủy qua dữ liệu sáng chế quốc tế
Theo Báo cáo WIPO Technology Trends: Future of Transportation, lĩnh vực hàng hải là lĩnh vực có số lượng sáng chế ít nhất trong các phương thức vận tải, với tổng cộng chỉ gần 47.000 họ sáng chế từ năm 2000 đến 2023.
Tình hình công bố sáng chế trong lĩnh vực vận tải đường thủy giai đoạn 2000-2023
(Nguồn: Global patent trends (WIPO, 2025))
Hơn 70% sáng chế về vận tải đường thủy đến từ các quốc gia Châu Á (dẫn đầu là Trung Quốc (36%), Hàn Quốc (25%) và Nhật Bản (9%)), 14% sáng chế từ các quốc gia Châu Âu và 11% sáng chế từ khu vực Bắc Mỹ. Cũng theo báo cáo, trong số 10 tổ chức sở hữu bằng sáng chế vận tải đường thủy nhiều nhất trên thế giới, Trung Quốc có đến 5 tổ chức và đều là các tổ chức học thuật, khác với Nhật Bản (3 tập đoàn: Mitsubishi, Yamaha, Furuno), Pháp (tập đoàn Gaztransport et Technigaz) và Đức (tập đoàn ThyssenKrupp). Về chỉ số chuyên môn hóa tương đối (Relative Specialization Index - RSI), Na Uy là quốc gia dẫn đầu, kế đó là Phần Lan, Hàn Quốc, Đan Mạch và Pháp, cho thấy vai trò quan trọng và mức độ tập trung vào ngành hàng hải tại các quốc gia này.
Các quốc gia và chủ sở hữu sáng chế dẫn đầu trong lĩnh vực vận tải đường thủy giai đoạn 2000-2023
(Nguồn: Biên dịch từ Báo cáo “Technology Trends: Future of Transportation” (WIPO, 2025))
Giống với vận tải đường bộ, các sáng chế đổi mới công nghệ trong các phương tiện vận tải đường thủy cũng tập trung chủ yếu ở lĩnh vực Động cơ bền vững và Truyền thông và an ninh.
Các công nghệ được nghiên cứu trong lĩnh vực vận tải đường thủy
(Nguồn: Biên dịch từ Báo cáo “Technology Trends: Future of Transportation” (WIPO, 2025))
Trong Động cơ bền vững, hầu hết nghiên cứu tập trung vào các công nghệ Thiết kế tàu hiệu quả (Efficient Ship Design) và Nhiên liệu carbon bền vững (Sustainable carbon based fuels). Công nghệ Thiết kế tàu hiệu quả bao gồm các nghiên cứu tập trung vào việc tối ưu hóa hình dạng thân tàu (nhằm giảm lực cản từ nước, giúp tàu di chuyển nhẹ nhàng hơn, tiết kiệm nhiên liệu hơn), thiết kế chân vịt hiệu suất cao (giúp truyền động tốt hơn, giảm hao phí năng lượng), hoặc ứng dụng công nghệ bong bóng khí dưới thân tàu (nhằm tạo một lớp đệm khí giúp giảm ma sát giữa thân tàu và nước biển, giảm ma sát và lực cản, giúp tàu di chuyển nhẹ hơn và ít tiêu hao nhiên liệu hơn). Còn với công nghệ Nhiên liệu carbon bền vững, phần lớn các sáng chế liên quan đến nhiên liệu khí thiên nhiên hóa lỏng (liquified natural gas - LNG). Truyền thông và An ninh là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng chiếm số lượng cao thứ hai sau Động cơ bền vững. Trong đó, hầu hết sáng chế tập trung ở công nghệ Điều hướng (Navigation) gồm các công nghệ dẫn đường như: lidar, radar, sonar hoặc GPS nhằm giúp tàu di chuyển đúng lộ trình và đảm bảo an toàn.
Nghiên cứu đổi mới công nghệ đối với phương tiện đường thủy tại Việt Nam
Ngành công nghiệp đóng tàu của Việt Nam đã được xây dựng và phát triển từ năm 1996. Tính đến năm 2025, cả nước có 88 doanh nghiệp đóng tàu biển, 411 cơ sở đóng phương tiện thủy nội địa; trong đó, khoảng 120 doanh nghiệp đóng, sửa chữa tàu có trọng tải lớn hơn 1.000 tấn. Với năng lực sản xuất đa dạng, đáp ứng nhu cầu thị trường trong nước và quốc tế, các doanh nghiệp đóng tàu Việt Nam cũng đã thành công trong việc đóng mới nhiều tàu công suất lớn, tàu chuyên dụng, tàu công nghệ cao,… Tuy nhiên, ngành đóng tàu của Việt Nam chỉ chiếm 0,61% thị phần đóng tàu toàn cầu, cũng như năng lực đóng mới tàu từ trước đến nay vẫn còn nhiều hạn chế so với các quốc gia có ngành đóng tàu phát triển mạnh, nhất là về công nghệ, năng lực sản xuất và sức cạnh tranh. Đây cũng là động lực để các nhà khoa học trong nước nghiên cứu tìm ra các giải pháp để đổi mới công nghệ và phát triển ngành công nghiệp đóng tàu theo định hướng của Đảng và Nhà nước.
Nghiên cứu công nghệ và tiến tới nội địa hóa các vật liệu cho ngành đóng tàu
Theo các kết quả nghiên cứu về công nghệ đóng tàu trên CSDL quốc gia về KH&CN, các nhà khoa học Việt đang dần làm chủ và tiến tới nội địa hóa các vật liệu phục cho việc đóng tàu. Một số nghiên cứu đã công bố có thể kể đến như:
• Nhiệm vụ KH&CN cấp quốc gia “Nghiên cứu thiết kế chế tạo chân vịt tàu thủy cho tàu 6.000DWT-7.000DWT bằng thép không rỉ chịu ăn mòn nước biển” do Xí nghiệp Cơ khí Quang Trung (Bộ Công Thương) chủ trì, thực hiện từ năm 2010 và được nghiệm thu vào năm 2014. Đơn vị chủ trì đã làm chủ công nghệ tạo phôi chân vịt bằng thép không rỉ bằng công nghệ phối liệu, nấu luyện; công nghệ đúc chân vịt có đường kính lớn theo phương pháp đúc mẫu cháy; và công nghệ chống bám dính đối với đúc thép không rỉ. Qua đó cho thấy năng lực thiết kế, chế tạo của chuyên gia trong nước trong việc tạo ra được vật tư cho ngành đóng tàu có giá thành rẻ hơn để thay thế cho các vật liệu truyền thống (đồng, hợp kim đồng, thép, gang).
• Nhiệm vụ KH&CN cấp quốc gia “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ hàn nổ để chế tạo tấm vật liệu composite dạng lớp hợp kim nhôm-thép kích thước lớn phục vụ cho công nghiệp đóng tàu” do Viện công nghệ (Bộ Quốc phòng) chủ trì thực hiện từ năm 2016 và được nghiệm thu năm 2019. Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm hàn nối hợp kim nhôm với thép sử dụng thanh vật liệu composite dạng lớp hợp kim nhôm-thép cho ra kết quả tốt, có thể mở rộng ứng dụng composite dạng lớp nhôm-thép trong đóng tàu thủy và xe chuyên dụng thông tin (thùng vỏ nhôm, khung gầm thép), có thể ứng dụng cả trong quốc phòng và nền kinh tế quốc dân.
• Nhiệm vụ KH&CN cấp bộ “Nghiên cứu chế tạo áo trục tàu thủy trên cơ sở hợp kim đồng nhôm có cơ tính tổng hợp cao khả năng chống ăn mòn tốt và giá thành rẻ thay thế hàng nhập khẩu đắt tiền” do Trường Đại học Hàng hải Việt Nam (Bộ Giao thông Vận tải) chủ trì thực hiện từ năm 2019 và được nghiệm thu năm 2020. Từ những kết quả phân tích và đánh giá, nhóm nghiên cứu đã đưa ra hai nhóm hợp kim có thể sử dụng cho chế tạo áo trục cho tàu thủy là hợp kim CuAl9Fe4 và CuAl9Fe4Ni2 đạt được đầy đủ các tiêu chí về yêu cầu kỹ thuật cơ tính và mức độ ăn mòn.
Nghiên cứu công nghệ thiết kế tàu hiệu quả
Đối với công nghệ thiết kế tàu hiệu quả, các nhà khoa học tại Trường Đại học Giao thông vận tải TP.HCM (Bộ Giao thông Vận tải) đã có nhiều nỗ lực nhằm nghiên cứu, đề xuất các giải pháp phù hợp với đặc điểm vùng sông nước của Việt Nam, chẳng hạn như “Nghiên cứu giải pháp thiết kế hợp lý kết cấu cho phương tiện thủy nội địa phù hợp với đồng bằng sông Cửu Long” thực hiện từ năm 2019 đến năm 2020, nhằm giúp tối ưu hóa vật liệu, giảm khối lượng phần tàu không tải, nâng cao hiệu quả vận hành, tiết kiệm chi phí trong suốt vòng đời phương tiện, góp phần quan trọng vào việc phát triển bền vững hệ thống giao thông thủy nội địa của vùng. Ngoài ra, với mong muốn cải tiến thiết kế thân tàu chở hàng không sử dụng nước dằn với lực cản khí động nhỏ nhất, các nhà khoa học tại Khoa Cơ khí Động lực (Trường Cơ khí – Đại học Bách Khoa Hà Nội) đã triển khai thực hiện “Nghiên cứu ảnh hưởng tương tác giữa thượng tầng và thân tàu để giảm lực cản khí động cho tàu không sử dụng nước dằn (NBS)”, thực hiện từ năm 2020 và được nghiệm thu năm 2023. Nghiên cứu cho thấy, sức cản gió có tác động lên phần thân tàu phía trên mực nước và mũi tàu phẳng có thể giúp làm đơn giản hóa việc sản xuất và giảm thiểu sức gió tác động lên tàu, qua đó giúp tiết kiệm nhiên liệu và hiệu quả kinh tế trong vận tải hàng hải.
Với mong muốn rút ngắn thời gian và chi phí, cũng như ứng dụng công nghệ in 3D trong chế tạo các tàu thủy cỡ nhỏ, các nhà khoa học tại Trường Đại học Giao thông vận tải TP.HCM đã triển khai thực hiện “Nghiên cứu ứng dụng in 3D trong chế tạo vỏ tàu cao tốc cỡ nhỏ hoạt động trong vùng nước thủy nội địa Việt Nam” từ năm 2019, được nghiệm thu năm 2020. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng vật liệu composite, phối hợp công nghệ FDM và SLA để in 3D phần vỏ tàu (khu vực bẻ góc phức tạp sử dụng công nghệ in SLA; khu vực như tấm mạn, tấm vách lái sử dụng công nghệ in FDM). Sau đó, lắp ghép trên cơ sở kết cấu bệ đỡ khuôn dương chế tạo từ công nghệ cắt laser để hoàn thành. Trong tương lai, nếu thách thức về kích thước của máy in3D được giải quyết, thì triển vọng sản xuất ở quy mô công nghiệp là hoàn toàn khả thi.
Quy trình chế tạo vỏ tàu cao tốc cỡ nhỏ theo công nghệ in 3D (Nguồn: Kết quả nghiên cứu)
Nghiên cứu công nghệ xanh và giảm phát thải
Theo thống kê từ IMO, ngành vận tải biển chịu trách nhiệm cho gần 3% khí thải trên toàn cầu, tạo ra khoảng 1 tỷ tấn CO2 và khí nhà kính mỗi năm. Nếu hàm lượng carbon không được kiểm soát, lượng khí thải có thể tiếp tục tăng từ 50-250% vào năm 2050. Từ thực trạng đó, tại Hội nghị Thượng đỉnh của Liên hiệp quốc về biến đổi khí hậu lần thứ 26 (COP26) từ ngày 31/10-12/11/2021 tại Scotland (Vương quốc Anh), nước chủ nhà đã kêu gọi “xanh hóa” các hoạt động vận tải hàng hải trên toàn cầu vào năm 2050 và hạ thủy các tàu thương mại không gây ô nhiễm không khí vào năm 2025. Đây được xem là một trong các giải pháp cho ngành vận tải hàng hải, hướng đến mục tiêu hạn chế mức tăng nhiệt độ toàn cầu ở ngưỡng 1,5oC theo Thỏa thuận Paris; giảm 45% lượng phát thải CO2 vào năm 2030 so với mức năm 2010 và giảm về mức 0 vào khoảng năm 2050 theo Hiệp ước Khí hậu Glasgow (được 197 quốc gia tham gia Công ước khung của Liên hợp quốc về Biến đổi Khí hậu thông qua tại Hội nghị COP26).
Là một thành viên trong các quốc gia đã ký cam kết trong Thỏa thuận Paris và Hiệp ước Khí hậu Glasgow, cũng như thực trạng kết quả khảo sát lượng khí thải từ tàu biển Việt Nam trong năm 2019 là hơn 4,03 nghìn tấn CO2, hơn 66,267 nghìn tấn NOX, hơn 34,472 nghìn tấn SOX,…, Việt Nam đã xây dựng kế hoạch, triển khai các biện pháp và thúc đẩy hoạt động nghiên cứu để hướng đến các mục tiêu đó. Một số nhiệm vụ KH&CN về công nghệ giảm phát thải cho động cơ diesel tàu thủy trong thời gian gần đây được liệt kê trong Bảng 1.
Bảng 1. Một số nhiệm vụ KH&CN về giảm phát thải cho động cơ của tàu thủy
(Nguồn: CSDL quốc gia về KH&CN – Bộ KH&CN, ngày lấy dữ liệu 10/06/2025)
Trên các tạp chí khoa học, nhiều nghiên cứu còn đề cập đến việc ứng dụng năng lượng tái tạo, nhằm tối ưu hóa thiết kế và quản lý hệ thống điện trên tàu thủy, đóng góp vào việc giảm thiểu chi phí tiêu hao nhiên liệu và giảm phát thải khí nhà kính. Một số bài báo khoa học công bố gần đây liên quan đến năng lượng được liệt kê trong Bảng 2.
Bảng 2. Một số bài báo khoa học về quản lý năng lượng hiệu quả trên tàu thủy
(Nguồn: CSDL quốc gia về KH&CN – Bộ KH&CN, ngày lấy dữ liệu 10/06/2025)
Nghiên cứu công nghệ đảm bảo an toàn hàng hải
Trong đảm bảo an toàn hàng hải, nhiều đề tài nghiên cứu cũng đã được thực hiện, đặc biệt là ứng dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo trong giám sát và điều khiển giao thông thông minh.
Bảng 3. Một số nhiệm vụ KH&CN về công nghệ đảm bảo an toàn hàng hải
(Nguồn: CSDL quốc gia về KH&CN – Bộ KH&CN, ngày lấy dữ liệu 10/06/2025)
***
Có thể thấy, hoạt động nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực đường thủy diễn ra khá sôi động, bao phủ nhiều khía cạnh, từ thiết kế tàu, chế tạo vật liệu, đến ứng dụng các công nghệ tiên tiến nhằm giảm phát thải, tiết kiệm nhiên liệu và nâng cao mức độ an toàn hàng hải. Ngành công nghiệp đóng tàu, vốn được Đảng và Nhà nước xác định là ngành cơ khí trọng điểm với vai trò then chốt trong phát triển công nghiệp quốc gia, đang đứng trước yêu cầu cấp thiết phải chuyển đổi công nghệ để thích ứng với bối cảnh mới. Đặc biệt, các quy định của IMO về sử dụng năng lượng sạch, phù hợp với cam kết COP26, vừa là động lực vừa là thách thức đối với ngành công nghiệp đóng tàu Việt Nam. Trước những yêu cầu đó, các nhà khoa học cần tiếp tục đẩy mạnh nghiên cứu chuyên sâu cho cả ngành công nghiệp đóng tàu và các lĩnh vực công nghiệp phụ trợ, hướng đến mục tiêu phát triển công nghệ phương tiện đường thủy hiện đại, xanh và bền vững, bắt nhịp với xu hướng chuyển đổi của thế giới.
Duy Sang
----------------------------------------
Tài liệu tham khảo chính:
[1] CSDL quốc gia về KH&CN. https://sti.vista.gov.vn/ (ngày lấy dữ liệu 10/06/2025)
[2] CESTI. Báo cáo tổng quan “Công nghệ in 3D – Xu hướng nghiên cứu công nghệ trên thế giới và một số ứng dụng tại Việt Nam”. https://thongke.cesti.gov.vn/images/BCPTXHCN/2023_Ky01/2023-BC-toan-canh-cong-nghe-In3D.pdf
[3] Nhân dân. COP26 và Dấu ấn Việt Nam. https://nhandan.vn/special/COP26_Vietnam/index.html
[4] Minh Trang. Lợi thế cạnh tranh và cơ hội của ngành đóng tàu Việt Nam. https://nhandan.vn/loi-the-canh-tranh-va-co-hoi-cua-nganh-dong-tau-viet-nam-post863340.html
[5] Thanh Hương. Mô phỏng số giúp cải thiện tính kinh tế của vận tải đường biển. https://tiasang.com.vn/doi-moi-sang-tao/mo-phong-so-giup-cai-thien-tinh-kinh-te-cua-van-tai-duong-bien/
[6] Trí Dũng. Lộ trình chuyển đổi năng lượng xanh lĩnh vực giao thông. http://www.vr.org.vn/vn/tin-tuc-su-kien/duong-thuy/lo-trinh-chuyen-doi-nang-luong-xanh-linh-vuc-giao-thong-9817.html
[7] WIPO. WIPO Technology Trends: Future of Transportation.