Trọng tâm của ngành công nghiệp ô tô sẽ là xe thuần điện, nhưng công nghệ nhiên liệu khí hydrogen vẫn có tiềm năng nhất định trong tương lai.
Để giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu dầu mỏ và ô nhiễm môi trường do khí thải từ động cơ đốt trong trên ô tô, những năm gần đây, nhiều hãng xe ưu tiên phát triển các dòng xe chạy bằng điện.
Sớm hay muộn, chúng ta sẽ bước vào thời kỳ “hoàng kim” của xe điện và đến một thời điểm nào đó, những chiếc xe sử dụng động cơ đốt trong sẽ đơn thuần là sở thích thay vì một phương tiện di chuyển hàng ngày.
Với các quy định khí thải ngày càng thắt chặt, cũng như áp lực của xã hội, các nhà cung cấp và sản xuất xe hơi không còn lựa chọn nào khác ngoài việc tăng cường đầu tư, đổi mới để sản xuất những phương tiện chạy điện phù hợp với nhu cầu thị trường.
Xe thuần điện (BEV – Battery Electric Vehicle)
Xe điện chạy bằng pin, xe điện thuần túy, xe chỉ chạy bằng điện hoặc xe chạy hoàn toàn bằng điện là loại xe điện sử dụng hoàn toàn năng lượng hóa học được lưu trữ trong các bộ pin có thể sạc lại, không có nguồn động lực thứ cấp. BEV sử dụng động cơ điện và bộ điều khiển động cơ thay vì động cơ đốt trong để đẩy.
Không giống như động cơ đốt trong, một chiếc xe điện sử dụng năng lượng từ pin thay vì năng lượng sinh ra trong quá trình đốt nhiên liệu. Dung lượng của pin sẽ quyết định phạm vi hoạt động của một chiếc xe điện.
Tuy nhiên, điểm yếu này khiến cho các xe thuần điện chưa thật sự thích hợp để đi du lịch hay di chuyển quãng đường dài, vì hệ thống trạm sạc chưa phát triển kịp.
Do không có động cơ đốt trong nên không hề tạo ra khí thải. Lượng phát thải của chiếc xe chỉ phụ thuộc vào cách sản xuất ra dòng điện mà chiếc xe sử dụng, do đó dòng xe này được coi là thân thiện tối đa với môi trường.
Xe điện chạy nhiên liệu khí hydrogen (FCV – Fuel Cell Vehicle)
Xe chạy bằng hydro hóa lỏng cũng được coi là xe điện vì oxy và hydro được chuyển đổi thành năng lượng điện. Dòng điện sẽ đi vào pin rồi sau đó cung cấp năng lượng cho motor.
Những chiếc xe này cũng có thể thu hồi năng lượng bị mất trong quá trình phanh (phanh tái tạo) và lưu trữ năng lượng đó trong pin. Về mặt vận hành, xe FCV có phạm vi hoạt động tương đương một chiếc xe thuần xăng.
Xe điện chạy bằng pin nhiên liệu hydro (FCV) tự tạo ra dòng điện bằng một phản ứng hóa học. Hydro trong pin nhiên liệu phản ứng với oxy trong không khí, tạo ra điện cung cấp năng lượng cho motor. Quá trình này chỉ thải ra hơi nước (H2O) và không khí nóng.
Tuy nhiên, nó có một nhược điểm về mặt môi trường, đó là bản thân việc sản xuất hydro lỏng đã cần một lượng điện lớn. Ngoài ra, việc lưu trữ và vận chuyển hydro lỏng từ cơ sở sản xuất đến trạm bơm hydro cũng cần sử dụng các xe tải chuyên dụng, và phần lớn những xe tải này chạy dầu diesel.
Việc lưu trữ khí hydro lỏng cũng là một vấn đề đáng lưu ý, vì ở dạng này khí hydro rất dễ cháy nổ. Giá thành xe FCV vẫn còn cao. Một ưu điểm lớn của xe FCV so với xe điện đó là thời gian nạp năng lượng. Cũng giống như cơ chế đổ xăng, việc đổ đầy bình hydro lỏng chỉ mất vài phút.
Xe điện là thực tại mới
Ngành công nghiệp xe hơi đang trải qua những thay đổi căn bản và đột phá. Trong nhiều năm, toàn bộ ngành đã ở thế phòng thủ – thích ứng với các quy định khí thải ngày càng chặt chẽ, chấp nhận hình phạt của chính phủ và sự khiển trách của công chúng – thay vì chủ động tạo ra xu hướng.
Nhưng giờ đây, các hãng xe đã có những bước đi chủ động trong một nỗ lực nhằm giành lại quyền kiểm soát với số phận của mình. Cùng với sự thành công của các đối thủ cạnh tranh mới như Tesla, các nhà sản xuất xe hơi lâu đời đã định hình lại danh mục đầu tư của mình, và trình làng nhiều hơn các mẫu xe điện.
BEV – Battery Electric Vehicle được coi là trọng tâm trong việc đảm bảo tương lai của ngành, vì chi đến lúc này, xe điện là cách hợp lý và hiệu quả nhất để giảm khí thải carbon.
Gần như tất cả các hãng xe truyền thống đều công khai cam kết tương lai của mình với xe điện. CEO tập đoàn Volkswagen, ông Herbert Diess, tuyên bố rằng không có giải pháp thay thế nào khác cho xe điện trong tương lai gần, và cho biết xe điện là một phần thiết yếu trong chiến lược giảm khí thải C02 của hãng xe lớn nhất thế giới.
Có vẻ như đây là một tương lai sẽ được hiện thực hóa, việc tập trung vào xe điện có nghĩa là các hãng xe sẽ phải ngừng phát triển các mẫu xe động cơ đốt trong và thay thế hoàn toàn chúng trong dài hạn.
Quá trình này sẽ đòi hỏi sự đầu tư đáng kể vào công nghệ và các sáng kiến tiếp thị để chuyển đổi thị hiếu người tiêu dùng.
Vào thập niên 1990, các nhà sản xuất xe hơi châu Âu bắt đầu tăng cường nghiên cứu để phát triển một loại xe không dựa vào nhiên liệu hóa thạch. Đối tượng đầu tiên là những chiếc xe điện (BEV) và xe chạy pin nhiên liệu khí hydrogen (FCV). Mercedes-Benz tung ra nguyên mẫu FCV đầu tiên của họ, chiếc NECAR 1, từ năm 1994.
So với xe FCV, xe thuần điện (BEV) tiết kiệm chi phí hơn và cho phép các nhà sản xuất ô tô đạt được cả hai mục đích: Đáp ứng quy định khí thải và có được lợi nhuận.
Và kết quả là các hãng xe bắt đầu ưu tiên nghiên cứu và phát triển công nghệ pin điện thay vì pin nhiên liệu khí hydrogen. Các xe FCV thực chất cũng hoạt động nhờ dòng điện, thông qua việc phân tách electron khỏi phân tử hydrogen trong quá trình phản ứng với oxygen, vậy để hoạt động các xe FCV cần có một cơ chế cung cấp hydrogen dạng lỏng cũng như các trạm bơm nhiên liệu.
Điều này đặt ra một tình thế tiến thoái lưỡng nan: Nếu không có đủ cơ sở hạ tầng, FCV sẽ không phù hợp để bán cho thị trường đại chúng, bất kể chúng sạch, yên tĩnh và hiệu quả như thế nào.
Những lý do khiên cho xe điện (BEV) sẽ thống trị trong tương lai gần
Tất cả các loại xe điện đều cần một cơ sở hạ tầng kết nối cũng như các trạm sạc để có thể trở nên phổ biến. Phần quan trọng nhất của hệ sinh thái này là một cơ sở hạ tầng để đảm bảo khách hàng có thể sử dụng xe hơi của họ bất cứ khi nào họ muốn.
Phạm vi hoạt động và nỗi lo tìm trạm sạc là hai mối quan tâm lớn nhất của người dùng khi nói về việc sở hữu xe điện. Trong khi đó việc bơm nhiên liệu cho xe FCV thì mang tính truyền thống hơn.
Cũng giống như xe chạy xăng truyền thống, việc đổ đầy bình hydrogen lỏng chỉ mất vài phút. Vì vậy nếu trong cùng một thời gian, một trạm hydrogen có thể phục vụ nhiều phương tiện hơn so với một trạm sạc xe điện, điều cũng có nghĩa là chúng ta sẽ cần ít trạm hydrogen hơn so với các trạm sạc điện.
Tuy nhiên, khi so sánh chi phí xây dựng cơ sở hạ tầng cho xe BEV và FCV, mọi thứ trở nên rõ ràng vì sao xe điện lại đang có bước nhảy vọt. Chi phí trung bình để xây dựng một trạm nhiên liệu hydrogen lên tới triệu USD, trong khi một trạm sạc với 4 cổng 150kW chỉ tốn hơn nửa.
Bên cạnh sự chênh lệch chi phí đáng kể đó, cũng cần nhớ rằng BEV vẫn là lựa chọn hợp lý vì năng lượng cho chúng có thể được phân phối dựa trên hệ thống lưới điện hiện nay, trong khi không có mạng lưới phân phối hydrogen nào có thể sử dụng để cung cấp nhiên liệu cho một lượng lớn phương tiện FCV trên đường.
Ngành công nghiệp sẽ tiếp tục chú trọng vào xe điện trong thời gian tới, nhằm đáp ứng mục tiêu khí thải của châu Âu, tránh các khoản phạt và chống lại sự cạnh tranh từ nước ngoài. Tuy nhiên, công nghệ pin nhiên liệu khí hydrogen vẫn có tiềm năng trong tương lai, khi cơ sở hạ tầng được cải thiện.