BEV hay FCEV: Đâu mới là tương lai của xe điện?

BEV và FCEV khác nhau thế nào?

Xe điện mini có nhiều tiềm năng phát triển tại Việt Nam. Ảnh: VinFast.

Xe “thuần” điện, hay còn gọi là xe điện chạy bằng pin (BEV) là một loại xe điện sử dụng hoàn toàn năng lượng hóa học được lưu trữ trong các bộ pin có thể sạc lại được. Việc truyền động hoàn toàn bằng động cơ điện, không có nguồn động lực thứ cấp. Về cơ bản, khi vận hành, BEV không phát thải ra môi trường. Nếu nguồn điện sạc cho pin đến từ nguồn năng lượng tái tạo thì mức phát thải gần như không đáng kể. Tuy nhiên, nếu nguồn điện đến từ hoạt động đốt nhiên liệu hóa thạch thì BEV lại vô tình trở thành phương tiện phát thải ra môi trường.

Xe chạy bằng pin nhiên liệu (FCEV) là một loại xe điện sử dụng pin nhiên liệu, đôi khi kết hợp với một cục pin nhỏ hoặc siêu tụ điện, để cung cấp năng lượng cho động cơ điện trên xe. Pin nhiên liệu trong xe tạo ra điện thường sử dụng oxy từ không khí và hydro nén.

Như vậy, về bản chất, cả hai loại phương tiện đều sử dụng điện để vận hành, nhưng cách tạo ra điện hoàn toàn khác nhau. BEV bắt buộc phải có nguồn điện từ bên ngoài truyền tải vào để sạc cho pin mới có thể hoạt động. Trong khi đó, với FCEV, điện được sản xuất tại chỗ từ một phản ứng hóa học của khí hydro ngay trên xe. Phụ phẩm duy nhất của quá trình này là tạo ra oxy, có lợi cho môi trường. Do đó, nếu chỉ xét ở khía cạnh thân thiện với môi trường thì rõ ràng FCEV có lợi thế hơn BEV rất nhiều.

Trên thực tế, công nghệ phân tách nước thành hydro và oxy để tạo ra điện vận hành ô tô, xe máy đã có từ khá sớm, được các nhà khoa học chứng minh trên thực tiễn. Mặc dù vậy, con đường tiến đến thương mại hóa công nghệ này thành một loại xe “xanh” lại đầy chông gai, thậm chí là “đẫm máu”. Bởi lẽ, công nghệ này nếu thành công sẽ làm lung lay lợi nhuận của ngành ô tô dùng động cơ đốt trong truyền thống, đặc biệt là các công ty dầu mỏ.

Bản thiết kế pin năng lượng hydro của Stanley Meyer năm 1990. Ảnh: Wikipedia.

Năm 1990, Stanley Meyer được biết đến là nhà khoa học đầu tiên được cấp bằng sáng chế tại Mỹ về một loại pin nhiên liệu giúp tạo ra và lưu trữ điện năng từ bất kỳ loại nước nào, kể cả nước muối. Meyer khẳng định chiếc xe của mình đã đi được quãng đường 180 km chỉ với 4 lít nước và chỉ thải ra oxy.

Trước nguy cơ lung lay vị thế độc tôn trong ngành ô tô, các tập đoàn xe hơi và công ty dầu mỏ đã cố gắng mua lại bằng sáng chế của Stanley Meyer nhưng không thành công. Thay vào đó, trong những năm 1990, họ đã mua chuộc giới truyền thông để khiến công chúng tin rằng Stanley Meyer là kẻ lừa bịp và chiếc xe chạy bằng nước của ông chỉ là một chuyện hoang đường.

Ngày 21/3/1998, Stanley Meyer và anh trai của mình là Stephen Meyer đến ăn trưa cùng với hai doanh nhân người Bỉ để bàn bạc sâu hơn về chiếc xe chạy bằng nước này. Sau khi nhấp một ngụm nước ép việt quất, Meyer đột nhiên lấy tay bấu chặt cổ họng của mình, chạy ra ngoài, quỳ gối, nôn mửa dữ dội và lẩm bẩm những lời cuối cùng của mình: “Họ đã đầu độc tôi!”.

Cái chết của Meyer đã được điều tra trong vòng ba tháng. Mặc dù kết luận cuối cùng là ông chết vì chứng phình động mạch não, nhưng dư luận vẫn xôn xao trong một khoảng thời gian dài.

Sau này, có rất nhiều kỹ sư, nhà khoa học khác cũng đã thành công chế tạo động cơ điện có thể phân tách được hydro từ nước, nhưng vẫn chỉ dừng lại ở góc độ nghiên cứu, hoặc tạo ra phiên bản thử nghiệm. Dù thế giới đã cởi mở hơn với xe điện, nhưng vẫn không có bất kỳ công ty nào muốn đầu tư vào lĩnh vực này.

Tại Việt Nam, năm 2015, kỹ sư Vũ Hồng Khánh, cũng là một đại gia ở Hải Phòng đã tạo ra một chiếc ô tô chạy bằng nước lã. Kết quả thử nghiệm cho thấy, chiếc xe di chuyển từ Hải Phòng lên Hà Nội với quãng đường hơn 100 km chỉ bằng 1 lít nước, nghĩa là còn hiệu quả hơn cả chiếc xe của Stanley Meyer trước đó.

Những nghiên cứu của các nhà khoa học trên đã làm cơ sở cho FCEV ngày nay. Kỹ sư Vũ Hồng Khánh từng chia sẻ, sản xuất hydro rất đắt đỏ do thiết bị chiết xuất hydro được làm từ kim loại đắt tiền. Các loại chất xúc tác để tạo ra hydro cũng có giá rất cao. Do đó, việc sản xuất hydro để làm nhiên liệu thay thế xăng, dầu chưa hiệu quả.

Tiềm năng của BEV và FCEV khi công nghệ phát triển

Một chiếc xe dùng pin nhiên liệu hydro (FCEV) tại Nhật Bản. Ảnh: Toyota.

Mới đây, tại Triển lãm “Avnet Green Days: Phát triển phương tiện chạy bằng điện thông qua các giải pháp năng lượng bền vững” tại Hà Nội, sự kiện tái khẳng định những cam kết của Avnet trong việc thúc đẩy sự phát triển và tính bền vững của các giải pháp phương tiện chạy bằng điện và năng lượng xanh tại Việt Nam, GS.TSKH Bùi Văn Ga cho biết việc tìm kiếm tương lai của ngành ô tô trong kỷ nguyên “xanh” không phải là tìm kiếm loại phương tiện nào thay thế hoàn toàn phương tiện nào, thay vào đó sẽ tìm ra những loại xe phù hợp nhất với nhu cầu sử dụng của người dùng mà vẫn đảm bảo giảm phát thải, tiến tới không phát thải CO2.

Theo đó, với quãng đường di chuyển ngắn, BEV sẽ phát huy hiệu quả tối ưu nhất. Những dòng xe phù hợp là xe cá nhân, xe cỡ nhỏ hoặc xe mini dùng trong đô thị. Với quãng đường di chuyển trung bình từ trung tâm thành phố sang khu vực ngoại thành, hoặc giữa các tỉnh lân cận, việc sử dụng xe HEV hoặc PHEV sẽ hiệu quả hơn. Với quãng đường di chuyển dài giữa các vùng miền, trong tương lai, FCEV sẽ có lợi thế rất lớn do không phụ thuộc vào nhiên liệu hoặc nguồn điện. Những dòng xe phù hợp với FCEV là xe cá nhân, xe tải, xe khách, xe buýt.

Để chứng minh cho luận điểm này, GS. Bùi Văn Ga cho biết, sở dĩ các quốc gia châu Âu, Mỹ, Trung Quốc tập trung nhiều vào BEV trong 10 năm trở lại đây là nhờ những ưu việt mà pin Lithium mang lại cho ngành công nghiệp ô tô. Theo đó, với sự phát triển của công nghệ, sức chứa năng lượng của pin đang ngày càng tăng lên, đạt mức 300-350 Wh/kg, thậm chí có thể tăng lên 500-700 Wh/kg. Bên cạnh đó, việc sản xuất pin Lithium cũng ngày càng bớt lệ thuộc vào các nguyên liệu quý hiếm nên giá thành ngày càng giảm. Dự kiến, tới năm 2030, giá pin Lithium chỉ còn khoảng 70 USD/kWh. Như vậy, hiện tại, giá pin đang chiếm khoảng 40% tổng giá thành một chiếc BEV thì đến năm 2030, tỷ lệ này sẽ chỉ còn khoảng 18%.

GS.TSKH Bùi Văn Ga: "Các loại xe điện gồm BEV, HEV/PHEV và FCEV sẽ cùng chia sẻ thị phần". Nguồn: Toyota Việt Nam.

Tuy nhiên, rào cản lớn nhất của BEV là khả năng mở rộng hạ tầng trạm sạc và rút ngắn thời gian sạc cho xe điện. Với các quốc gia phát triển, ngoài việc mở rộng các trụ sạc công cộng, các doanh nghiệp có thêm nhiều giải pháp bổ sung, ví dụ, xây dựng hệ thống sạc không dây dưới lòng đường, hoặc thiết lập các trạm đổi pin. Điều này chỉ có thể thực hiện tại các thành phố lớn và có thể tiêu tốn hàng tỷ USD. Trong khi đó, những quốc gia chưa có hệ thống trạm sạc đủ đáp ứng nhu cầu hoàn toàn có thể sử dụng HEV hay PHEV làm phương tiện thay thế.

Trong khi đó, với FCEV, công nghệ hiện tại chủ yếu là nén hydro. Điều các nhà sản xuất cần làm là gia tăng khả năng nén hydro lên cao nhất có thể để đảm bảo sản xuất đủ năng lượng cho các chuyến đi xa. Điều này hoàn toàn khả thi do công nghệ nén hydro phục vụ cho các dòng xe thương mại trên thế giới mới chỉ ở giai đoạn đầu phát triển. Bên cạnh đó, GS. Bùi Văn Ga nhận định, trong tương lai, hydro sẽ thay thế xăng, dầu để trở thành một trong những loại năng lượng chính cho giao thông xanh và bền vững. Khi công nghệ phát triển, giá thành sản xuất cũng sẽ giảm xuống, khiến giá thành một chiếc xe FCEV tiệm cận hơn với khả năng thanh toán của người tiêu dùng.

“Cả 3 loại xe điện gồm BEV, HEV/PHEV và FCEV sẽ cùng chia sẻ thị phần trong tương lai gần. Điều này cũng có thể sẽ là tương lai của Việt Nam khi chúng ta cũng bắt đầu bước vào tiến trình điện khí hóa. Nhưng trong tương lai xa, FCEV sẽ có nhiều lợi thế hơn cả bởi khả năng phát thải gần như bằng 0, là loại xe phù hợp nhất với mục tiêu Net Zero của Chính phủ”, GS. Bùi Văn Ga kết luận.

Lê Vũ