Điều gì sẽ xảy ra nếu một chiếc ô tô điện rẻ hơn, mất nhiều thời gian sạc như xăng và sử dụng rất ít nhiên liệu? Đây chính là tương lai mà các nhà sản xuất xe điện hướng tới, theo WSJ.
Trong nhiều năm qua, khách hàng có nhu cầu mua ô tô điện đều có chung một thắc mắc, chẳng hạn như mỗi lần sạc xe có thể đi được bao xa. Hầu hết đều cảm thấy “lo cho tầm”, sợ sẽ bị kẹt trên đường không có trạm sạc.
Theo các chuyên gia trong ngành, những người đang nỗ lực điện khí hóa đội xe hơn 1,4 tỷ xe trên toàn thế giới, xu hướng sản xuất xe điện với pin lớn là sai lầm. Thay vào đó, họ cho rằng đã đến lúc xem xét việc bán những chiếc xe có bộ pin nhỏ gọn hơn, phạm vi hoạt động ngắn hơn nhưng sạc nhanh hơn. Để đạt được mục tiêu này, ngành công nghiệp xe điện cần phải vượt qua nhiều thách thức, bao gồm phát triển công nghệ pin non trẻ và tạo ra một mạng lưới rộng lớn các trạm sạc nhanh.
Về lý thuyết, một chiếc xe điện có khả năng sạc nhanh sẽ là cực kỳ tối ưu. Pin nhỏ gọn giúp chúng rẻ hơn đáng kể so với ngày nay và thậm chí, rẻ hơn so với ô tô chạy xăng truyền thống.
Theo WSJ, các vấn đề xung quanh pin EV là lý do chính khiến nhiều người tiêu dùng chần chừ. Tình trạng thiếu năng lực sản xuất và chi phí pin tăng cao đã giảm nhanh chóng sau nhiều thập kỷ, nhưng hiện đang chững lại. Năm nay, chi phí đã vượt ngưỡng so với một năm trước.
Ngoài ra, việc mở rộng phạm vi hoạt động của xe điện đồng nghĩa với việc pin nặng hơn. Điều này không chỉ làm tăng chi phí mà còn tăng thêm trọng lượng cho phương tiện, do đó khiến chúng hoạt động kém hiệu quả hơn. Sản xuất pin cũng đòi hỏi nhiều loại nguyên liệu thô thường bị thiếu hụt, nghĩa là dung lượng có thể bị hạn chế trong thời gian dài.
Dự án Năng lượng-Nghiên cứu Tiên tiến (ARPA-E) là một cơ quan của chính phủ Hoa Kỳ cung cấp kinh phí cho các công nghệ năng lượng đột phá. Nó tương tự như Darpa, nhánh nghiên cứu của Bộ Quốc phòng trước đây đã tài trợ cho nhiều loại nghiên cứu, từ GPS đến Internet.
Halle Cheeseman, người có 40 năm kinh nghiệm trong ngành công nghiệp pin thương mại, đã phụ trách chương trình ARPA-E trong hai năm qua nhằm giúp hạ giá xe điện và giúp chúng dễ tiếp cận hơn với người tiêu dùng. Để minh họa cho tiềm năng của các phương tiện sạc nhanh, Tiến sĩ Cheeseman đã lấy một ví dụ đơn giản.
Mỹ cho rằng đã đến lúc cân nhắc việc bán những chiếc xe có bộ pin nhỏ gọn hơn, phạm vi hoạt động ngắn hơn nhưng sạc nhanh hơn.
Hãy tưởng tượng 2 chiếc ô tô điện di chuyển quãng đường từ Orlando đến thủ đô Washington, một quãng đường dài hơn 1.300km. Một chiếc có phạm vi hoạt động 482 km và có thể được sạc đầy trong 1 giờ – thời gian tiêu chuẩn hiện nay. Chiếc xe kia có cục pin nhỏ bằng ½, với phạm vi hoạt động 241 km và có thể sạc đầy trong 15 phút. Sau khi thêm thời gian khởi hành trên đường cao tốc, chiếc xe thứ hai, với tốc độ sạc nhanh hơn bốn lần, đã đánh bại người anh em nặng hơn và đắt tiền hơn.
Trên thực tế, người Mỹ thường sử dụng ô tô cho những chuyến đi ngắn thay vì những quãng đường dài, nhưng vẫn có lý do khiến họ muốn có một chiếc EV sạc nhanh. Điều này là do hơn một phần tư trong số họ không có gara để lắp bộ sạc tại nhà. Do đó, việc chờ đợi trên đường quá lâu để nạp năng lượng đã trở thành một điểm yếu.
Hiện tại, Porsche Taycan và Tesla Model Y được quảng cáo sẽ rút ngắn thời gian sạc. Mẫu crossover SUV chạy điện Kia EV6 2023 với phạm vi hoạt động 500km cũng có thể sạc từ 10% lên 80% chỉ trong 18 phút nếu được kết nối với “bộ sạc siêu nhanh DC”.
Tuy nhiên, vấn đề là bộ sạc nhanh DC rất hiếm ở hầu hết các khu vực. Ngay cả khi bạn tìm thấy một trạm sạc, vì một lý do nào đó, chẳng hạn như nhiệt độ ngoài trời hoặc tắc đường chờ đến lượt, bạn sẽ không dễ dàng sạc lại.
Theo Steve Kosowski, người đứng đầu bộ phận lập kế hoạch và chiến lược dài hạn, Kia khá thất vọng với mạng lưới sạc xe của Mỹ. Họ thường phải đối mặt với nhiều vấn đề kỹ thuật, bao gồm cáp quá nóng và không đủ năng lượng trong bộ sạc.
Được biết, dự luật cơ sở hạ tầng được thông qua vào tháng 11/2021 đã chi 7,5 tỷ USD cho mục tiêu xây dựng 500.000 trạm sạc trên khắp nước Mỹ, trong đó ưu tiên đặc biệt cho các trạm sạc nhanh. Tuy nhiên, những trạm sạc này cần nhiều chi phí xây dựng, thậm chí nâng cấp cơ sở hạ tầng.
Hiện Mỹ có gần 50.000 trạm sạc công cộng nhưng chỉ có khoảng 6.600 trạm sạc nhanh, trong đó khoảng 1.600 trạm thuộc về Tesla, theo Bộ Năng lượng Mỹ. Trong khi các phương tiện không phải Tesla vẫn có thể được sạc tại các trạm của Tesla, nhiều tài xế cho biết họ vẫn cảm thấy khó khăn vì phích cắm không tương thích.
Theo Tiến sĩ Cheeseman, giả sử Mỹ cuối cùng cũng xây dựng đủ các trạm sạc nhanh, việc liên tục giảm thời gian sạc xe xuống 15 phút là không thực tế với công nghệ pin ngày nay.
Để khắc phục tình trạng này, tiến sĩ Cheeseman cho biết có thể thay thế than chì trong nguyên liệu chế tạo pin bằng silicon. Theo Eric Wachsman, Giám đốc Viện Cải tiến Năng lượng Maryland tại Đại học Maryland, một cách tiếp cận tiềm năng khác là chuyển sang sử dụng pin “kim loại lithium”.
Tuy nhiên, cũng có thể các kỹ sư và hãng xe sẽ đưa chúng ta đến gần hơn với giấc mơ sạc nhanh mà không cần nhiều đột phá trong thiết kế pin. Tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Idaho, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng họ có thể sạc nhanh cho ô tô một cách an toàn bằng cách sử dụng phần mềm tinh vi giúp tăng và giảm dòng điện. Eric Dufek, một trong những nhà khoa học thực hiện nghiên cứu, cho biết sáng kiến này có thể giúp pin sạc nhanh hơn 1,5-2 lần so với bình thường.
Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng họ có thể sạc ô tô một cách nhanh chóng một cách an toàn bằng cách sử dụng phần mềm tinh vi giúp tăng và giảm dòng điện.
Chính quyền của Tổng thống Joe Biden đang lên kế hoạch thiết lập một mạng lưới 500.000 trạm sạc trên toàn quốc để kết nối các khu vực thành thị và nông thôn với bờ biển. Luật cơ sở hạ tầng được thông qua năm ngoái đã dành ra 5 tỷ USD để hiện thực hóa tham vọng này.
Dọc theo các đường cao tốc liên bang và nhiều con đường lớn khác, các quan chức địa phương muốn có một trạm sạc xe hơi cứ 80 dặm với ít nhất bốn cổng sạc. Các gói viện trợ riêng lẻ của tiểu bang, dự kiến sẽ được phân phối vào mùa thu này, sẽ tương đương với gói chi tiêu hàng năm cho đường cao tốc liên bang.
Kyla Maki, một chuyên gia tài nguyên năng lượng của Cục Chất lượng cho biết: “Chúng tôi tin rằng điều quan trọng là chính phủ phải đầu tư vào những nơi đã bị các công ty tư nhân bỏ qua trong một thời gian dài. Chất lượng Môi trường Montana cho biết. “Quốc lộ 2 của Mỹ dọc biên giới phía Bắc là tuyến đường có lưu lượng truy cập thấp nhưng đóng vai trò cực kỳ quan trọng đối với du khách Canada. Khu vực này sẽ khó thu hút đầu tư từ bất kỳ công ty tư nhân nào trong vòng 5 năm, thậm chí có thể là 7 năm.
Trong quá khứ, chính phủ liên bang đã thử nhiều dự án thu phí quy mô nhỏ nhưng không thành công. Cựu Tổng thống Barack Obama đã coi xe điện là một phần trong kế hoạch phục hồi kinh tế của mình sau cuộc Đại suy thoái, chi 100 triệu đô la vào năm 2009 cho Ecotality Inc. ở San Francisco để triển khai các bộ sạc dân dụng, thương mại và công cộng tại năm khu vực đô thị trên toàn quốc. Bộ sạc nhanh được cho là sẽ được lắp đặt dọc theo các con đường lớn, nhưng vì có rất ít người mua xe điện vào thời điểm đó nên chính phủ đã thu hẹp đáng kể sáng kiến này. Ecotality sau đó đã nộp đơn xin phá sản vào năm 2013.
Trong những năm sau đó, Mỹ đã tụt lại rất xa so với châu Âu và Trung Quốc trong việc xây dựng mạng lưới xe điện của mình. Theo Bloomberg NEF, đến cuối năm 2021, Mỹ đã lắp đặt 112.900 bộ sạc công cộng trên toàn quốc so với 442.000 ở châu Âu và 1,15 triệu ở Trung Quốc. Khoảng cách đó đang tăng lên, chỉ có 23.725 bộ sạc ở Mỹ được lắp đặt vào năm ngoái, so với 95.000 ở châu Âu và 337.100 ở Trung Quốc. Được biết, Trung Quốc đang tham vọng chiếm lĩnh thị trường xe điện, trong khi các tài xế châu Âu cũng thích mua xe điện hơn do không lo thiếu trạm sạc điện.
“Châu Âu đang cố gắng theo kịp thị trường và đáp ứng nhu cầu hiện có. Trong khi đó, tại Mỹ, chính phủ đang cố gắng đáp ứng những nhu cầu chưa tồn tại”, Ryan Fisher, nhà phân tích sạc xe điện hàng đầu của BNEF cho biết.
Theo: WSJ, Bloomberg
