CHƯƠNG 4 NĂNG LƯỢNG MỚI SỬ DỤNG TRÊN ÔTÔ
4.9. Tình hình sử dụng hiện tại và xu hướng phát triển trong tương lai của việc sử dụng
nhiên liệu mới trên ơ tơ.
4.9.1. Tình hình sử dụng hiện tại.
Hiện nay, các loại nhiên liệu sạch hay năng lượng tái tạo đem lại nhiều lợi ích trong việc bảo vệ môi trường và tiết kiệm chi phí. Các hãng xe tập trung để sản xuất hàng loạt các dòng xe điện phát triển rất mạnh mẽ, dịng xe điện phát triển và thành cơng nhất đó là dòng xe tesla. Khi Tesla xuất hiện, mọi thứ bắt đầu thay đổi, cả ngành công nghiệp ôtô thức tỉnh để bước vào cuộc đua xe điện, và cũng để thích ứng dần cho kỷ ngun khơng nhiên liệu hóa thạch. Gần đây, Mercedes dự kiến sẽ ra mắt mẫu EQS vào năm 2021, một chiếc limousine bốn cửa được chế tạo dựa trên nền tảng xe điện chuyên dụng, với phạm vi hoạt động 700km. Một phiên bản mới của Mercedes S-Class, có hệ thống truyền động đốt trong và hybrid, cùng với hệ thống hỗ trợ lái bán tự động, sẽ được ra mắt trong năm nay. Tương lai của xe hơi gần như đã được định đoạt bởi sự phát triển của xe điện. Loại trừ những hãng xe có quy mơ q nhỏ, tất cả các hãng xe truyền thống đều bước vào cuộc đua "không phát thải" cho những thập kỷ sắp tới. Nếu một ngày trong tương lai các thành phố khơng cịn nhiều khói bụi, người ta sẽ ln nhắc về những công ty tiên phong, trong đó có Tesla.
Bên cạnh sự phát triển của xe điện, còn một loại nhiên liệu cũng đem lại hiệu quả vơ cùng to lớn là nhiên liệu khí hydro. Ơ tơ chạy bằng hydro sẽ là thách thức với ô tô chạy điện trong cuộc đua giao thơng xanh. Các tập đồn ơ tơ lớn trên thế giới đang đầu tư lớn cho chương trình phát triển xe chạy hydro và cho biết, tương lai của sản phẩm này rất sáng sủa.
120
Hình 4. 53: Nạp nhiên liệu khí Hydro
Để ơ tơ sử dụng hydro vận hành, phải có pin nhiên liệu. Pin nhiên liệu hay cịn gọi là tế bào nhiên liệu (fuel cell), giúp biến đổi hydro thành năng lượng điện, để vận hành xe. Với cơng nghệ này, hydro sẽ được bơm vào bình chứa trên ơ tơ và truyền vào cụm pin nhiên liệu, kết hợp với oxy, tạo thành phản ứng hóa học giúp tạo ra năng lượng.
Nếu như pin hay ắc quy truyền thống phải nạp điện và điện sẽ hết dần khi sử dụng, thì pin nhiên liệu khơng có khả năng tích điện và hết điện. Nó sẽ hoạt động liên tục khi nhiên liệu (hydro) và chất ơxi hóa (oxy) được đưa từ ngồi vào. Tức là, pin nhiêu liệu có thể liên tục sản sinh ra điện, chừng nào hydro và oxy vẫn cịn. Do khơng xảy ra phản ứng đốt cháy nhiên liệu, khơng gây ra tiếng ồn trong q trình sản sinh điện, nên pin nhiên liệu có mức phát thải bằng 0, rất thân thiện với mơi trường. Nói một cách ngắn gọn, pin nhiên liệu đóng vai trị như một “nhà máy” sản xuất điện, với nguyên liệu đầu vào là hydro và oxy. Chất lỏng thải ra chỉ là nước và còn sạch hơn nước chảy ra từ vòi rửa trong nhà. Lý do mà các nhà sản xuất ô tô muốn phát triển xe chạy hydro, ngồi mục đích bảo vệ mơi trường, là hiệu quả sinh năng lượng cao gấp 2-3 lần động cơ đốt trong và động cơ điện hiện nay. Hơn nữa, chỉ cần tiếp nhiên liệu (hydro), chứ không phải tốn thời gian nạp điện như ô tô chạy điện. Công nghệ sản xuất ra
121 hydro hiện cũng khá dễ dàng. Bằng cách điện phân nước, để cho ra hydro và oxy, không làm ô nhiễm mơi trường.
Toyota là tập đồn đi đầu trong việc phát triển xe chạy hydro. Nhận thấy hydro là một nguồn năng lương sạch, Toyota đang tích cực phát triển và sản xuất xe sử dụng pin nhiên liệu (FCV). Toyota Mirai là mẫu xe chạy hydro đầu tiên, được chính thức bán ra thị trường từ tháng 4/2015. Tại Nhật Bản và Mỹ, Mirai có giá khoảng 68.690 USD, tương đương khoảng 1,6 tỷ đồng. Hiện có khoảng 4.300 chiếc ơ tơ sử dụng hydro do Toyota sản xuất đang chạy trên đường, trong đó chiếm đa số là mẫu Mirai. Những chiếc xe này có thể vận hành tối đa trong khoảng 500 km, với thời gian nạp nhiên liệu chỉ 3 phút, bằng thời gian đổ xăng cho một chiếc xe thông thường.
4.9.2. Xu hướng phát triển trong tương lai.
Với các hãng xe, việc phát triển xe điện đã trở thành tầm nhìn chiến lược, đáp ứng nhu cầu thị trường và gia tăng thị phần. Toyota - hãng xe hàng đầu Nhật Bản đã tuyên bố kế hoạch điện hóa hồn tồn các dịng xe của hãng này vào năm 2025. Trong khi đó, General Motors - “ông lớn” trong ngành cơng nghiệp ơ tơ tồn cầu cũng tun bố sẽ cho ra đời 20 mẫu xe điện mới từ nay tới năm 2023. Cam kết mạnh mẽ hơn, Volvo - hãng xe lâu đời của Thụy Điển cũng tuyên bố kể từ 2019, tất cả các mẫu xe mới sẽ chỉ là xe điện hoặc xe chạy lai-ghép (hybrid).
Để đáp ứng được sự phát triển mạnh của xe điện, cần sớm phát triển kết cấu hạ tầng đi kèm, cụ thể là hệ thống trạm sạc. Tập đoàn Engie (Pháp) đã mua lại EV-Box, một công ty khởi nghiệp của Hà Lan về cung cấp công nghệ và hạ tầng sạc cho xe điện. Tập đoàn Enel (Italia) - đơn vị chuyên cung cấp năng lượng sạch trên toàn cầu - cũng vừa mua lại EMotorWerks, một công ty hàng đầu thế giới về trạm sạc lưới điện thông minh. EmotorWerks hiện đang sở hữu trên 30.000 trạm sạc, cung cấp dịch vụ cân bằng lưới điện cho các công ty điện lực, đồng thời giúp tài xế có thể sạc điện từ các nguồn năng lượng tái tạo với giá rẻ nhất. Đáng chú ý, hãng dầu khí quốc tế Shell cũng đã tham gia vào lĩnh vực này bằng việc tuyên bố kế hoạch cung cấp trạm sạc nhanh 8 phút với hơn 80 trạm sạc trên toàn nước Mỹ. Hãng Shell
122 đã mua lại New Motion, một công ty Hà Lan chuyên quản lý các trạm sạc tại Tây Âu, đồng thời sẽ tiếp tục phát triển các trạm sạc mới tại các điểm bán hàng của Shell.
Bên cạnh sự phát triển của xe điện, nhiên liệu hydro cũng là một sự lựa chọn tốt và phát triển trong tương lai. Giám đốc điều hành của Airbus, Guillaume Faury chia sẻ với truyền thông: “Những ý tưởng chúng tôi tiết lộ cho thấy tham vọng của Airbus trong việc hướng đến một tương lai với các chuyến bay không phát thải. Tôi thực sự tin rằng nhiên liệu hydro có khả năng làm giảm đáng kể tác động của ngành hàng khơng tới khí hậu. Nếu trở thành hiện thực, đó sẽ là sự chuyển đổi quan trọng nhất mà hàng không thế giới từng chứng kiến”. Cũng theo Faury, thời điểm có thể cất cánh (năm 2035), mẫu thứ nhất của hãng có thể chở tối đa 200 hành khách và tầm bay khoảng 3.700km khi nạp đầy nhiên liệu. Máy bay sẽ sử dụng thiết kế động cơ phản lực cánh quạt bao gồm các turbine khí chạy bằng hydro. Các thùng chứa nhiên liệu sẽ được đặt phía sau vách ngăn chịu áp suất ở đuôi máy bay. Mẫu thứ hai cũng sử dụng động cơ phản lực cánh quạt nhưng kích thước máy bay nhỏ hơn, có thể chở chỉ 100 hành khách và tầm bay là một nửa của mẫu 1. Với mẫu thứ ba, đó sẽ là máy bay có thân “đặc biệt rộng” (nguyên văn), nhờ đó sẽ có nhiều lựa chọn cho việc bố trí cabin và các thùng hydro. Quan trọng hơn, mẫu này có thể chở nhiều hành khách nhất và tầm bay xa nhất. Airbus không quên lưu ý: Dù kế hoạch đã lên nhưng phải cần ít nhất 5 năm để hồn thiện cơng nghệ trước khi bắt đầu sản xuất. Việc sử dụng hydro cũng địi hỏi khơng ít thay đổi thiết kế vì khơng gian cần để chứa hydro lớn gấp 4 lần so với nhiên liệu hóa thạch ở cùng một mức năng lượng.
Theo báo cáo của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) ra tháng 6/2020, nhu cầu sử dụng nhiên liệu hóa thạch (gốc dầu mỏ và than) đến năm 2050 sẽ giảm cịn ít hơn 20%, nhu cầu điện sẽ tăng gấp hai lên tới trên 40% và nhu cầu các nhiên liệu thân thiện hơn như khí tự nhiên LNG, nhiên liệu sinh học và hydro sẽ đạt tỷ lệ gần 40%. Tuy đi sau Airbus nhưng Boeing (cũng là nhà sản xuất máy bay hàng đầu thế giới) đã đưa ra lộ trình cơng nghệ của hãng: Trong vịng 30 năm nữa sẽ thay thế hồn tồn nhiên liệu máy bay bằng nhiên liệu hydro tổng hợp.
123