Ô tô sẽ sử dụng năng lượng nào thay thế xăng, dầu trong tương lai?

Trong cuộc đua cắt giảm khí thải và giảm tiêu thụ nhiên liệu, ngoài việc sản xuất và nghiên cứu các mẫu xe chạy điện hoàn toàn, xe sử dụng động cơ lai như hybrid hoặc sử dụng nhiên liệu sinh học thân thiện môi trường. Từ lâu nhiều hãng xe đã nghiên cứu các mẫu xe dùng năng lượng hỗn hợp như một giải pháp thay thế.

Công nghệ cơ bản trong các mẫu xe xanh

Các cấp độ xe xanh sẽ được phân loại theo mức độ phát thải khí CO2 (khí gây hiệu ứng nhà kính) ra môi trường cũng như vai trò của động cơ điện. Theo cách phân chia này, trên thị trường có 4 loại chính lần lượt như sau Hybrid (HEV - xăng lai điện), Plug-in Hybrid (xe hybrid có cắm sạc), BEV (xe thuần điện chạy pin) và FCEV (xe sử dụng pin nhiên liệu hybdro).

Xe hybrid (HEV - Hybrid Electric Vehicle)

Hybrid là cấp độ cơ bản nhất của xe xanh, là loại xe sử dụng đồng thời động cơ đốt trong truyền thống kết hợp với một môtơ điện. Cung cấp năng lượng cho môtơ điện là pin. Nguồn điện trong pin không được nạp từ bên ngoài như những thiết bị điện tử dùng pin khác, mà được sinh ra bởi quá trình tái tạo năng lượng thừa khi phanh hoặc xe chạy không tải nạp, vào pin một cách tuần hoàn.

Các xe hybrid sử dụng động cơ xăng là chính khi vận hành, môtơ điện sẽ chỉ can thiệp vào một số tình huống nhất định để bổ trợ. Tùy nhà sản xuất mà có cách thiết lập khác nhau để môtơ điện kích hoạt vào những lúc nào. Ví dụ, tại thị trường Việt Nam, Toyota Corolla Cross HV sẽ dùng môtơ điện bổ trợ khi ấn nút khởi động, nhấn ga cho xe di chuyển ở tốc độ thấp, đạp thốc ga và khi đã ổn định tốc độ.

Theo Toyota, với hai xe sử dụng động cơ có dung tích giống nhau, xe có hybrid sẽ tiết kiệm nhiên liệu hơn 40% so với xe chạy xăng thông thường. Khi nhiên liệu tiêu thụ giảm, mức phát thải CO2 cũng giảm theo.

Tuy có ưu điểm là giảm phát thải CO2, tiết kiệm nhiên liệu, không phải sạc pin nhưng nhược điểm là sự can thiệp của động cơ điện khá ít, chỉ mang tính thêm thắt. Xe hybrid thường là các mẫu xe đô thị, dung tích xi-lanh nhỏ và không di chuyển ở các địa hình quá phức tạp.

Xe hybrid cắm sạc (PHEV- Plug-in Hybrid Electric Vehicle)

Có cấu tạo giống xe hybrid nhưng pin trên xe PHEV sẽ lớn hơn và được nạp điện từ bên ngoài thông qua một cổng sạc. Với khối pin lớn hơn, cung cấp nhiều năng lượng hơn cho môtơ nên khả năng làm việc của môtơ cũng mạnh mẽ, lâu dài hơn.

PHEV cũng cho phép xe chỉ cần sử dụng một động cơ đốt trong vừa phải, giúp tiết kiệm nhiên liệu, bảo vệ môi trường mà không lo thiết hụt sức mạnh. Ví dụ Range Rover Autobiography thuần xăng có thể dùng máy 5.0, nhưng với bản PHEV thì chỉ còn dùng động cơ xăng 2.0, cùng sự bổ trợ của môtơ điện nên công suất, mô-men xoắn vẫn tương tự bản 5.0.

Các kiểu động cơ xanh phổ biến.

Chính vì pin lớn nên các xe PHEV có thể chạy điện độc lập mà không cần đến động cơ xăng. Quãng đường di chuyển xa nhất khi xe chỉ dùng môtơ điện có thể lên tới 130 km. Thời gian sạc cho pin thường sẽ 3-6 tiếng tùy vào dung lượng.

Tại Việt Nam một số mẫu xe đang sử dụng động cơ này như Range Rover P400e hay Volvo XC90 T8. Các xe trang bị PHEV thường là các xe có SUV có kích thước lớn vì để giảm dung tích xi-lanh của động cơ xăng, giảm mức phát thải CO2 và tăng hiệu động cơ.

Xe PHEV có thể chạy ở các địa hình phức tạp vì kết hợp linh hoạt cả xăng và điện. Tài xế không bị lo hết điện vì vẫn còn một bình xăng. Theo nhiều chuyên gia, với những nước chưa đủ điều kiện cơ sở hạ tầng để phát triển xe điện như Việt Nam thì PHEV sẽ là hình thức phù hợp nhất.

Xe thuần điện (BEV - Battery Electric Vehicle)

Đây là xu hướng của thế giới. Xe loại bỏ hoàn toàn những gì liên quan tới động cơ đốt trong, sẽ chỉ còn sử dụng một cơ cấu đơn giản là khối pin dưới sàn cung cấp năng lượng cho môtơ điện. Với đặc trưng gia tốc lớn, tức thời của điện, xe cũng không cần sử dụng hộp số nhiều cấp để chuyển đổi mô-men. Phần lớn xe điện chỉ dụng hộp số 1 cấp, hoặc cá biệt hai cấp trên xe thể thao như Porsche Taycan.

Ưu điểm của xe điện là không phát thải CO2, các chi tiết cấu tạo máy cũng đơn giản và dễ sửa chữa hơn xe dùng động cơ đốt trong nên được coi là tương lai của ngành công nghiệp ôtô. Nhược điểm là tuổi thọ của pin cần thêm thời gian để kiểm chứng và quãng đường di chuyển cho một lần sạc ngắn hơn xe chạy bằng xăng hoặc dầu. Hạ tầng trạm sạc, thời gian sạc cũng là vấn đề lớn của xe chạy điện so với xe dùng nhiên liệu đối trong.

Xe điện tại Việt Nam trước kia có một vài mẫu Tesla nhập khẩu tư nhân, mới đây là Porsche Taycan nhập khẩu chính hãng, tất cả đều tiền tỷ. Cuối năm nay, VinFast sẽ giao chiếc VF e34 chạy điện hoàn toàn với mức giá 690 triệu đồng.

Xe điện chạy hydro (FCEV - Fuel Cell Electric Vehicle)

Xe dùng pin nhiên liệu FCEV được coi là đỉnh cao của dòng xe xanh. Bản chất đây là một chiếc xe điện chạy pin, nhưng điện "bơm" vào pin không thông qua cổng sạc như xe BEV, mà thay vào đó là điện từ một phản ứng hoá học của khí hydro ngay trên xe.

Xe sẽ có một bình chứa khí hydro được nén, khí này cho tác dụng với oxy trong điều kiện nhất định với bộ xúc tác. Phản ứng hoá học này sẽ tạo ra H20 được thải ra ngoài qua ống xả, đồng thời cũng tạo ra dòng điện, và điện năng này được dẫn vào dự trữ ở pin, chờ cung cấp cho môtơ điện hoạt động.

Cấu tạo phù hợp với công năng sử dụng của từng kiểu động cơ xanh

Ưu điểm của FCEV là không phải sạc điện như xe BEV. Thời gian nạp hydro hỉ mất vài phút giống như đổ xăng. Xe không phát thải, chất thải gần như tinh khiết là H20 và có thể di chuyển quãng đường dài như xe chạy xăng.

Nhược điểm của FCEV là cấu tạo phức tạp và chi phí sản xuất cao. Hơn nữa chưa có một quy chuẩn chung nào cho việc sản xuất nhiên liệu này, vì thế nguồn cung nhiên liệu cũng đang là một vấn đề. Tuy vậy, dòng xe này hiện vẫn được sử dụng ở một số thị trường như Nhật Bản có Toyota Mirai, Honda Clarity bản Fuel Cell.

Theo Tạp chí điện tử