Đối diện với ô nhiễm môi trường, nguồn nhiên liệu hoá thạch ngày càng cạn kiệt thì ô tô “sạch” sẽ không gây ô nhiễm (Zero emission) là mục tiêu hướng tới của các nhà nghiên cứu và chế tạo ô tô ngày nay. Có nhiều giải pháp được công bố những năm gần đây, tập trung vào hoàn thiện quá trình cháy của động cơ đốt trong, sử dụng các nguồn nhiên liệu thay thế như LPG, khí thiên nhiên, methanal, ethanol, biodiesel, điện, pin nhiên liệu, năng lượng mặt trời, ô tô lai (hybrid). Loại nhiên liệu mà đang được các nhà sản xuất, các nhà nghiên cứu để phát triển trong tương lai lớn nhất là nguồn nhiên liệu pin nhiên liệu.
Hoàn thiện động cơ diesel: các kỹ thuật mới để hoàn thiện động cơ diesel đã cho phép nâng cao rõ rệt tính năng của nó bao gồm ứng dụng phun ray chung (common rail) điều khiển điện tử, lọc bồ hóng và xử lý khí trên đường xả bằng bộ xúc tác ba chức năng, hoặc nâng cao chất lượng nhiên liệu sử dụng nhiên liệu diesel có hàm lượng lưu huỳnh cực thấp. Việc dùng động cơ diesel sử dụng đồng thời nhiên liệu khí và nhiên liệu lỏng cũng là một giải pháp nâng cao tính năng của động cơ diesel.
Nguồn nhiên liệu lỏng thay thế: các nhiên liệu lỏng thay thế hiện nay là cồn, colza... có nguồn từ thực vật. Do thành phần C (Cacbon) trong nhiên liệu thấp nên quá trình cháy sinh ra ít chất gây ô nhiễm có gốc C, đặc biệt là CO2, chất khí gây hiệu ứng nhà kính. Ngày nay, sử dụng các nhiên liệu lỏng thay thế trên phương tiện vẫn còn rất hạn chế do giá thành của nhiên liệu còn cao. Tuy nhiên giải pháp này có lợi ở những nơi mà nguồn nhiên liệu này dồi dào hoặc các nhiên liệu được chiết xuất từ các chất thải của quá trình sản xuất công nghiệp.
Nguồn nhiên liệu từ khí thiên nhiên: sử dụng ô tô chạy bằng khí thiên nhiên là một chính sách rất hữu ích về năng lượng thay thế trong tương lai, đặc biệt về phương tiện giảm ô nhiễm môi trường trong thành phố. Cho tới nay có hai giải pháp cho việc sử dụng khí thiên nhiên, đó là khí thiên nhiên dưới dạng khí và khí thiên nhiên dưới dạng lỏng. Một trong những khó khăn khiến cho nguồn năng lượng này chưa được áp dụng rộng rãi trên phương tiện vận tải là vấn đề lưu trữ khí thiên nhiên (dạng khí hay dạng lỏng) trên ô tô. Ngày nay việc chế tạo bình chứa khí thiên nhiên đã được cải thiện nhiều cả về công nghệ lẫn vật liệu, chẳng hạn sử dụng bình chứa composite gia cố bằng sợi cacbon.
Ô tô lai (hybrid): Ô tô lai là loại ô tô sử dụng ít nhất hai nguồn sức kéo bổ sung cho nhau. Ô tô lai dạng này sử dụng động cơ điện một chiều chạy bằng ắc quy được nạp điện bằng điện lưới khi ô tô dừng và nạp điện bổ sung từ cụm động cơ nhiệt-máy phát điện một chiều bố trí trên xe.
Nguồn nhiên liệu từ pin nhiên liệu điện: Ô tô chạy bằng ắc quy và pin về nguyên tắc là ô tô sạch tuyệt đối (zero emission) đối với môi trường không khí trong thành
phố. Nguồn điện dùng để chạy ô tô được nạp vào ắc quy hoặc hệ thống pin và quãng đường hoạt động độc lập của ô tô phụ thuộc vào khả năng tích điện của hệ thống pin nhiên liệu. Một trong những giải pháp của nguồn năng lượng sạch cung cấp cho ô tô trong tương lai là tế bào quang điện. Tế bào quang điện là hệ thống điện hóa biến đổi trực tiếp hóa năng trong nhiên liệu thành điện năng. Do không có quá trình cháy xảy ra nên sản phẩm hoạt động của pin nhiên liệu là điện, nhiệt và hơi nước. Vì vậy có thể nói ô tô hoạt động bằng pin nhiên liệu là ô tô sạch tuyệt đối theo nghĩa phát thải chất ô nhiễm trong khí xả.
1.1.4. Nhu cầu sử dụng xe điện [4]
Xe điện là loại phương tiện giao thông đã có từ rất lâu của thế kỷ trước, và được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới trong nhiều loại phương tiện. Đặt biệt ngày nay, xe điện không còn đơn thuần là xe điện được sử dụng trong phạm vi nhỏ như ở các thế kỷ trước nữa. Ngày nay, việc đối diện với ô nhiễm môi trường và nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt thì xe điện đã được ứng dụng trên nhiều loại phương tiện, các phương tiện này dùng động cơ điện để dần thay thế phương tiện sử dụng động cơ đốt trong. Một số loại xe điện được dùng cho các lĩnh vực và theo cách sử dụng như: phương tiện cá nhân, các phương tiện dùng trong các lĩnh vực vui chơi giải trí, thể thao và du lịch, ngoài ra các phương tiện công cộng như: tàu điện, xe buýt điện và nhóm em đặc biệt quan tâm đến xe điện ngày càng được trọng dụng bởi những lợi ích, hiệu quả và sự an toàn mà nó mang lại cho môi trường và con người của chúng ta quá cao. Chính vì những điều đó mà các nước trên thế giới trong đó có Việt Nam đang xây dựng và phát triển ngành công nghiệp xe điện này để phục vụ nhu cầu thực tế trong cuộc sống hằng ngày.
1.1.5. Hiệu quả năng lượng và vấn đề ô nhiễm môi trường của xe điện [5]
Động cơ đốt trong một phần năng lượng tổn thất dưới dạng nhiệt, trong khi động cơ điện sử dụng hiệu quả hơn trong chuyển đổi năng lượng được lưu trữ từ ắc quy hoặc hệ thống pin, xe điện không tổn thất năng lượng khi dừng lại hoặc xuống dốc, năng lượng bị mất đi khi phanh được nạp trở lại ắc quy và tái sử dụng thông qua năng lượng tái sinh. Động cơ xăng thông thường sử dụng năng lượng hiệu quả chỉ có 15% nhiên liệu cho xe di chuyển hoặc cho các phụ kiện điện trên xe, động cơ diesel hiệu quả là 20%, trong khi xe điện sử dụng năng lượng hiệu quả khoảng 80%. Xe điện thường sử dụng 10-23 kW.h/100 km. Khoảng 20% điện năng tổn thất này là do sự thiếu hiệu quả trong quá trình nạp điện cho ắc quy.
Xe điện không gây ô nhiễm môi trường vì không phát thải khí xả sẽ góp phần vào làm sạch bầu không khí hơn tại các thành phố. Lượng khí CO2 phát ra phụ thuộc vào cường độ phát thải của nguồn điện được sử dụng để nạp cho xe.
1.1.6. Tình hình sản xuất và sử dụng xe điện trên thế giới và tại Việt Nam [6]
Trên thế giới: Một cuộc khảo sát của Morning Consult từ 28/4 đến 11/5/2021 (đối với những người có dự định mua xe trong 6 tháng tới) tại 9 quốc gia: Đức, Anh, Úc, Hoa Kỳ, Mỹ, Pháp, Mexico, Canada, Nam Phi cho thấy tỷ lệ lựa chọn sử dụng xe điện ở các quốc gia có sự chênh lệch khá lớn.