Ô TÔ ĐIỆN THẾ KỶ 21

Ô tô điện kỷ 21 Với người ý đến vấn đề ô nhiễm môi trường sử ô tô điện họ thường đặt câu hỏi liệu ô tơ điện có phải giải pháp giao thơng không gây ô nhiễm môi trường hay không? Câu trả lời thực tế có điện mà ô tô điện sử dụng để chạy cung cấp từ nguồn khác chủ yếu từ nhà máy điện, mà nhà máy thường gây ô nhiễm định đến môi trường Một câu hỏi đặt tiếp tơ điện gây lượng ô nhiễm km ( tồn nhiễm tính từ nguồn nhiên liệu chiết xuất đến tiêu thụ điện cuối động điện) Khi tìm hiểu cụ thể với số ta thấy tơ điện có hiệu suất sử dụng lượng cao gây nhiễm so với loại ô tô chạy nhiêu liệu khác Ở viết này, tìm hiểu tơ điện Tesla Roadster™ Đây ô tô sử dụng ắc quy Lithium-ion thay ắc quy chì-axit mà nhiều xe khác trước có sử dụng Ắc quy Lithium-ion có hiệu suất chuyển đổi lượng cực cao gây nhiễm mức thấp, đồng thời có khả hoạt động bền bỉ tiện lợi / 22 Ơ tơ điện kỷ 21 Hiệu suất lượng Để ước lượng hiệu suất tổng ô tô nào, sẽ bắt đầu với phần lượng có nguồn nhiên liệu hóa thạch(như than đá, dầu mỏ khí ga) Sau phải trừ phần lượng cần thiết để chuyển đổi (thành dạng lượng xăng điện), phần lượng cần thiết để vận chuyển phần lượng tiêu hao sử dụng nhiên liệu ô tô Cuối ta có hiệu suất sử dụng nhiên liệu ô tô Năng lượng có chứa tất loại nhiên liệu mơ tả dạng lượng đơn vị khối lượng Trong viết lượng nhiên liệu mô tả dạng mega jun/kilogram (MJ/kg) Khi hiệu suất tổng thể qua thông số số km mega jun (km/MJ) nguồn nhiên liệu Điều có nghĩa số km lớn hiệu suất tơ lớn Ô tô chạy xăng phần này, tính hiệu suất tổng tơ chạy xăng Đầu tiên thấy lượng có 1kg xăng 46,7MJ (46,7MJ/kg) hay tương đương 34,3 MJ/1 lít xăng (34,3MJ/l) Điều thứ 2: hiệu suất để sản xuất xăng vận chuyển 81,7%  điều có nghĩa tổn thất lượng cho q trình chiết xuất vận chuyển 18,3%.  Từ thấy cần phải có 42MJ (34,3/81,7%) dầu thơ để tạo lít xăng trạm bơm xăng Ơ tơ xăng Honda Civic đời 1993 có hiệu suất tốt với số 21,7km lít xăng Do đó, hiệu suất xe 21,7km/l / 42MJ/l = 0,52km/MJ Con số gấp lần dịng xe thơng thường khoảng 0,28km/MJ / 22 Ơ tơ điện kỷ 21 Ơ tơ điện lai Hiện hầu hết dịng tơ điện lai sử dụng động xăng để xạc điện cho bình ắc quy, vấn đề nhiễm hiệu suất xe không cải thiện so với xe ô tô chạy xăng truyền thống.  Những tiêu cải thiện dòng xe điện lai kết nối với lưới điện để nạp điện cho bình ắc quy Tính đến 2006, tơ điện lai có hiệu suất tốt thuộc Honda Insight 2005 Chiếc  xe đạt hệ số 26,8km/lit (63mpg) gồm chạy thành phố đường cao tốc Áp dụng công thức tương tự có hiệu suất tổng xe đạt 0,64km/MJ Trong đối với xe Toyota Prius số 0,56km/MJ (23,4km/lit) Ơ tơ điện Với lốp xe hệ thống truyền động bánh tối ưu cho trình hoạt động, xe Tesla Roadster có tiêu thụ khoảng 110Wh (0.4MJ) cho km hay hiểu xe 2,53km/MJ Hiệu suất lượng ắc quy lithium-ion (gồm q trình phóng nạp) xe Tesla Roadster vào khoảng 86% Điều có nghĩa với 100MJ điện sử dụng để nạp cho ắc quy có 86MJ sử dụng cho động tơ Do hiệu suất từ nguồn điện đến bánh xe Tesla Roadster 2,53x86% = 2,18km/MJ Hiện nay, cách thức có hiệu suất tốt để sản xuất điện với máy phát điện khí gas kết hợp.  Máy phát kết hợp sử dụng đồng thời tuabin phát điện Tuabin thứ 1hiệu suất cao đốt gas nhiệt tỏa từ trình sử dụng để tạo nước chạy tuabin khí thứ Hệ thống máy phát kết hợp tốt thuộc máy phát hệ thống H General Electric, cho phép đạt hiệu suất lên tới 60% điều đồng nghĩa với 40% lượng khí gas bị tổn thất q trình phát điện Q trình lấy khí gas tự nhiên đạt với hiệu suất 97,5% hiệu suất trình xử lý khoảng 97,5% Điện tạo máy phát điện di chuyển qua hệ thống / 22 Ơ tơ điện kỷ 21 đường dây lưới điện với hiệu suất trung bình 92% Vì vậy, hiệu suất tổng xe Tesla Roadster là: 60%x92%x97,5%x97,5 = 52,5% Khi đó, xe Tesla Roadster đạt hiệu suất 2,18km/MJ x 52,5% = 1,14km/MJ số gấp đôi xe Toyota Prius Ơ tơ nhiên liệu Hydro Hyđrơ khơng tồn tự tự nhiên mà tồn dạng phức hợp khí gas tự nhiên (CH ) nước (H2 O) Các thức tốt để sản xuất hydro sản lượng lớn từ khí gas tự nhiên Trong nhà máy sản xuất khí hydro, hiệu suất sản xuất khí hydro từ khí tự nhiên vào khoảng 52%÷62% bao gồm q trình tạo khí, vận chuyển nén khí Giới hạn hiệu suất pin nhiên liệu cỡ khoảng 50% Đầu pin nhiên liệu điện sử dụng để quay động điện Và giả sử hiệu suất xe tương tự xe điện với 2,53km/MJ Từ thấy hiệu suất tổng xe chạy pin nhiên liệu hydro: 2,53 km/MJ x 50% x 61% = 0,77 km/MJ Đây coi số ấn tượng so sánh với ô tô điện truyền thống, thấp khoảng 32% so với hiệu suất ô tô điện Tuy nhiên ô tơ chay pin nhiên liệu thực khó đạt tới số ô tô sử dụng pin nhiên liệu có hiệu suất tốt Honda FCX Xe quãng đường gần 80,5 km kg hydro Mà biết lượng có chứa Hydro vào khoảng 141.9 MJ/kg, hiệu suất xe vào khoảng 80,5km/kg / 141,9MJ/kg = 0,57km/MJ Khi tính hiệu suất tổng xe ta có 0,57 km/MJ x 61% = 0,35 km/MJ số chí cịn khơng cao xe chạy dầu diesel Volkswagen Jetta, xe chạy xăng Honda Civic VX hay xe điện lai Honda Insight Mặc dù, số nhà đề xướng công nghệ pin nhiêu liệu hydro nói hydro chiết suất tốt ly nước, thấy với cơng nghệ hiệu suất cho trình đạt 22% Con số thấp so với cách trước cỡ 50% Mặc dù phủ Mỹ chi khoảng 1,2 tỷ đô la cho nghiên cứu pin nhiên liệu hydro để giảm phụ thuộc nguồn lượng vào dầu mỏ, kết nghiên cứu cần phải / 22 Ơ tơ điện kỷ 21 nhiều thập kỷ tới tiếp cận công nghệ sản xuất pin nhiên liệu hydro hiệu suất cao Trong nguồn dầu mỏ sẻ suy giảm vòng 25 năm tới So sánh hiệu suất ô tô Bảng biểu đồ đưa tham số đánh giá số loại tơ có hiệu suất sử dụng lượng cao Công nghệ Nhãn hiệu Nguồn nhiên liệu Hiệu suất đến trạm nạp nhiên liệu Quãng đường/lit nhiên liệu Hiệu suất xe Hiệu suất tổng Động khí ga tự nhiên / 22 Ơ tơ điện kỷ 21 Honda CNG Khí tự nhiên 86% 15km/l 0,37km/MJ 0,318km/MJ Pin nhiên liệu hydro Honda FCX Khí tự nhiên 61% 103 km/kg 0,57km/MJ / 22 Ơ tơ điện kỷ 21 0,348km/MJ Động dầu diesel VW Jetta Dầu thô 91% 21,3km/l 0,53km/MJ 0,478km/MJ Động xăng Honda Civic VX Dầu thơ / 22 Ơ tơ điện kỷ 21 81,7% 21,7km/l 0,63km/MJ 0,515km/MJ Động lai Toyota Prius Dầu thô 81,7% 23,4km/l 0,68km/MJ 0,556km/MJ / 22 Ô tô điện kỷ 21 Động điện Tesla Roadster Khí tự nhiên 52,5% 110Wh/km 2,18km/MJ 1,145km/MJ Hiệu suất số mẫu xe ô tô So sánh khí thải / 22 Ơ tơ điện kỷ 21 Việc đốt nhiên liệu tạo nhiều loại khí thải khác gồm có khí sunphua, chì, CO2 , nước Qua nhiều năm, tạo công nghệ cho phép tạo động đốt nhà máy lý tưởng tạo khí bon CO nước Nước khơng thành vấn đề, khí CO lại khí nhà kính Tương tự cách tính hiệu suất tổng trên, có tính hàm lượng khí thải CO2 tạo loại xe ô tô từ nguồn nhiên liệu khác Giả sử động đốt lý tưởng tồn bon có nguồn nhiên liệu chuyển hóa thành CO khí thải Dầu thơ có hàm lượng bon 19,9g/MJ khí tự nhiên (CH ) có hàm lượng 14,4g/MJ Cứ 1g Cacbon chuyển thành 3,67g CO Do đó, hàm lượng CO tạo từ dầu thơ 73g/MJ khí tự nhiên 52,8g/MJ Với số trên, tính lượng khí thải loại xe khác dựa hàm lượng cacbon chứa nhiên liệu hiệu suất chuyển đổi lượng Công nghệ Nhãn hiệu Nguồn nhiên liệu Hàm lượng CO 10 / 22 Ơ tơ điện kỷ 21 Hiệu suất tổng Khí thải CO Động khí ga tự nhiên Honda CNG Khí tự nhiên 52,8g/MJ 0,318km/MJ 166g/km Pin nhiên liệu hydro Honda FCX Khí tự nhiên 11 / 22 Ô tô điện kỷ 21 52,8g/MJ 0,348km/MJ 151,7g/km Động dầu diesel VW Jetta Dầu thô 73g/MJ 0,478km/MJ 152,7 g/km Động xăng Honda Civic VX 12 / 22 Ô tô điện kỷ 21 Dầu thô 73g/MJ 0,515km/MJ 141,7 g/km Động lai Toyota Prius Dầu thô 73g/MJ 0,556km/MJ 130,4 g/km Động điện 13 / 22 Ô tơ điện kỷ 21 Tesla Roadster Khí tự nhiên 52,8g/MJ 1,145km/MJ 46,1 g/km Khí thải số mẫu ô tô Quá trình thực Viễn cảnh việc thay số lượng lớn ô tô ô tô điện giá rẻ đưa nhà sản xuất ô tô điên Nhưng luận điểm cho ô tô điện cuối rẻ ô tơ xăng truyền thống tương đương, xe điện hiển nhiên chưa thể rẻ chừng doanh số bán chúng đạt mức doanh số tương đương ô tô xăng 14 / 22 Ơ tơ điện kỷ 21 Cho đến lúc nhà sản xuất tơ điện đạt doanh số bán đủ lớn để đạt giá trị nhà sản xuất ô tô chạy xăng, ô tô điện cần phải vượt qua khía cạnh khác bên cạnh vấn đề giá Ngồi ưu điểm khí thải, tơ điện cịn vượt trội tơ xăng khả hoạt động Có thể thấy động xăng có mômen T nhỏ tốc độ thấp tạo công suất cao dải  tốc độ hẹp.  Trong đó, động điện có mơ men cao tốc độ tạo mô men không đổi tới tốc độ 6000 vịng/phút cịn tạo cơng suất cao tới tốc độ 13.500 vịng/phút.  Điều có nghĩa hoạt động động điện nhanh mà khơng có truyền khớp nối ly hợp Điều tạo thuận lợi cho người sử dụng yêu cầu kỹ đặc biệt trình điều khiển xe Đối với động xăng, trình hoạt động kèm với nhiều vấn đề bạn muốn tơ tăng tốc nhanh địi hỏi phải sử dụng động có cơng suất cao qng đường Trong đó, với tơ điện bạn dễ dàng xây dựng xe vừa có hiệu suất cao khả tăng tốc nhanh Một điều chắn tơ điện có hiệu suất cao khí thải thấp xe ô tô chạy xăng hiệu suất cao Ơ tơ điện có khả tăng tốc xe thể thao tốt mà lại có hiệu suất cao gấp lần tạo khí thải 1/10 Bảng biểu đồ so sánh Tesla Roadster với vài mẫu xe có hiệu suất cao Cơng nghệ Nhãn hiệu Quãng đường/lit nhiên liệu Hiệu suất tổng 15 / 22 Ơ tơ điện kỷ 21 Khí thải CO Gia tốc từ 0÷100km/h (giây) Động điện Tesla Roadster 100Wh/km 1,145 km/MJ 46,1 g/km 3,9 Động xăng  (V6-turbo) Porsche Turbo 16 / 22 Ơ tơ điện kỷ 21 9,36 km/l 0,22 km/MJ 328,2g/km 4,2 Động xăng  (V12) Ferrari 550 Maranello km/l 0,12 km/MJ 617,1 4,7 Động xăng  (V8) 17 / 22 Ô tô điện kỷ 21 Chevrolet Corvette 10,6 km/l 0,25km/MJ 288,8g/km 4,8 Động xăng (VTEC xilanh) Honda Civic VX 21,7 km/l 0,52 km/MJ 141,6 g/km 9,4 18 / 22 Ơ tơ điện kỷ 21 Động dầu (4 xilanh) VW Jetta Diesel 21,3 km/l 0,48 km/MJ 152,1 g/km 11 Động khí tự nhiên Honda CNG 15 km/l 0,318km/MJ 166g/km 19 / 22 Ơ tơ điện kỷ 21 12 Động lai Toyota Prius 23,4 km/l 0,556km/MJ 130,4 g/km 10,3 Pin nhiên liệu hydro Honda FCX 103 km/kg 0,348km/MJ 20 / 22 Ơ tơ điện kỷ 21 151,7g/km 15,8 Khả gia tốc mẫu tơ Hiệu suất lượng tồn phần số xe tơ Khí thải CO2 số xe tơ 21 / 22 Ơ tơ điện kỷ 21 Từ khóa: Xe điện, Ơ tơ điện Việt Nam 22 / 22