Sạc ô tô chạy điện - Chuyện tưởng đơn giản

Việc sạc pin cho ô tô chạy điện tại nhà ở, nơi làm việc hoặc các trung tâm thương mại không thành vấn đề với người sử dụng. Phức tạp chỉ nảy sinh khi mọi người đi xa và cần sạc nhanh trên đường đi, đòi hỏi hệ thống sạc phải có sự chuẩn hoá.

Khi ô tô chạy điện và hybrid sạc điện xuất hiện ngày một nhiều trong danh mục sản phẩm của các hãng lớn, giấc mơ sở hữu phương tiện đi lại không phụ thuộc vào xăng dầu đang trở thành hiện thực. Các xe như Nissan Leaf và Chevrolet Volt có thể di chuyển quãng đường khá xa chỉ với năng lượng điện, đủ để đáp ứng nhu cầu đi lại hằng ngày trong thành phố mà không cần dùng xăng.

Việc sạc pin cho ô tô ở nhà, cơ quan hoặc trung tâm mua sắm không gây khó khăn gì cho người sử dụng. Nhưng với những hành trình dài, cần sạc pin trên đường đi thì sao? Tài xế cũng chỉ cần tìm một trạm sạc, rồi cắm điện và chờ?

Vấn đề không đơn giản như vậy.

Nhiều nước trên thế giới đã xây dựng cơ sở hạ tầng hỗ trợ việc sử dụng ô tô sạc điện (xe hybrid sạc điện hoặc xe chạy hoàn toàn bằng điện) và đang không ngừng mở rộng hệ thống. Tuy nhiên, việc sạc thông thường sẽ mất nhiều giờ đồng hồ pin mới đầy.

Do đó, khả năng sạc nhanh có thể trở thành điểm mấu chốt làm nên sự khác biệt giữa các mẫu xe. Ví dụ, nếu dùng hệ thống sạc nhanh, xe Nissan Leaf có thể làm đầy 80% pin chỉ trong 30 phút.

Tuy nhiên, các trạm sạc nhanh hiện nay chưa đáp ứng được nhu cầu đa dạng, một phần do thiếu sự thống nhất giữa các nhà sản xuất ô tô trên toàn thế giới về phương pháp sạc nhanh, hay còn gọi là sự chuẩn hoá. Các hệ thống sạc điện một chiều phổ biến hiện nay được phát triển tại Nhật, bởi Nissan, Mitsubishi và Subaru phối hợp với công ty điện lực Tokyo.

Mang tên Chademo, cách viết rút gọn của “Charge and move” (Sạc và chạy), hệ thống này sử dụng kiểu bộ nối khác với ổ cắm của hầu hết các mẫu xe chạy điện. Do đó, một chiếc xe tương thích với hệ thống Chademo, như Nissan Leaf, cần có 2 loại ổ cắm khác nhau.

Cổng sạc Chademo và cổng sạc Cấp 2 trên xe Nissan Leaf

Khắc phục nhược điểm chỉ chạy được quãng đường ngắn là vấn đề sống còn của ô tô chạy điện. Người tiêu dùng cần sự thuận tiện. Các giải pháp từng được nghĩ đến đều có nhược điểm. Sử dụng bộ pin lớn hơn thì đắt và tăng trọng lượng xe. Trang bị cho xe một bộ phát điện chạy bằng xăng, như trường hợp xe Chevrolet Volt, cũng là một giải pháp, nhưng làm tăng chi phí, trọng lượng xe, và ít nhiều vẫn dùng xăng nên có thể khiến những khách hàng muốn chọn xe thân thiện với môi trường lưỡng lự.

Nếu có thời gian sạc pin cho xe theo cách thông thường thì không có vấn đề gì. Mọi mẫu xe chạy điện đều có cáp sạc tương thích với ổ cắm 110-120V tại các gia đinh. Không chỉ là dây cắm điện thông thường, dây cáp này có nhiều tính năng an toàn.

“Sẽ không có dòng điện chạy trong dây cho đến khi xe kết nối với ổ điện,” ông Gery Kissel, chuyên gia kỹ thuật của General Motors (GM), giải thích về cáp sạc pin ô tô điện. “Nó còn có một bộ ngắt điện (G.F.C.I.) - để ngừa chạm điện và chống cháy, hệ thống báo hiệu dây cáp đã kết nối - phòng trường hợp bạn quên là xe đang sạc điện mà cứ nổ máy lái xe đi”.

Xe Leaf và Volt, cũng như các mẫu xe chạy điện khác, có thể dùng lẫn loại dây sạc 110-120V này, vì chúng đều được thiết kế theo tiêu chuẩn SAE J1772 - tiêu chuẩn do SAE International, một hiệp hội các nhà khoa học và kỹ sư ô tô, xây dựng dựa trên sự đóng góp của 150 nhà sản xuất ô tô và các thiết bị điện.

Các tổ chức khác, như Viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ, cũng đang xây dựng các tiêu chuẩn và quy định cho ô tô chạy điện.

Ổ cắm sạc theo chuẩn SAE J1772 của xe Smart ED

Sạc ô tô bằng nguồn điện 110-120V, còn gọi là sạc Cấp 1, mất nhiều thời gian. Các xe hybrid sạc điện, thường sử dụng bộ pin nhỏ hơn, kiểu sạc Cấp 1 chỉ cần khoảng 8 tiếng (qua đêm hoặc trong giờ hành chính), nhưng xe chạy hoàn toàn bằng điện thì cần nhiều thời gian hơn. Xe Volt (hybrid sạc điện) cần khoảng 10 tiếng để sạc đầy pin bằng nguồn điện 120V, còn xe Leaf (chạy điện hoàn toàn), với bộ pin lớn hơn, cần gần 20 tiếng.

Loại thứ hai là sạc Cấp 2, bằng nguồn điện 220-240V. Thông thường, dây sạc kiểu này không mang theo xe được, mà gắn liền với cổng sạc ở nhà riêng hoặc nơi công cộng. Loại cáp điện áp cao này cũng đắt hơn - khoảng 2.000 USD.

“Loại này phù hợp trang bị ở các bãi đậu xe,” bà Nancy Gioia, Giám đốc dự án xe điện của Ford, cho biết. “Hệ thống sạc 120W sẽ không đủ đáp ứng nhu cầu di chuyển của người sử dụng xe chạy điện.”

Với bộ sạc 240V, xe Leaf chỉ mất chưa đến 8 tiếng để sạc đầy pin, còn xe Volt mất khoảng 4 tiếng. Các bộ sạc này cũng theo chuẩn SAE J1772.

Ngay cả ở những khu vực thị trường dùng nhiều ô tô chạy điện nhất hiện nay, cơ sở hạ tầng mới chỉ ở giai đoạn sơ khai. Các trạm sạc Cấp 2 được dự kiến có ở tất cả 1.100 đại lý của Nissan tại Mỹ, nhưng trang carstations.com mới chỉ liệt kê được khoảng 1.350 trạm sạc các loại trên 50 bang của nước Mỹ, chủ yếu ở California và vùng Đông Bắc. Hệ thống dẫn đường của xe Leaf có thể hiển thị những trạm sạc gần nhất.

Tuy nhiên, về dài hạn, hoạt động kinh doanh dịch vụ sạc ô tô chạy điện sẽ phát triển, đặc biệt là khi các doanh nghiệp tư nhân vào cuộc. NRG, một công ty kinh doanh thiết bị điện ở Mỹ, hồi tháng 4 đã công bố đến năm 2012 sẽ hoàn thành việc lắp đặt 120 trạm sạc Cấp 2 ở Houston và Dallas. Công ty sẽ tính phí theo tháng đối với khách hàng sử dụng hệ thống sạc này, theo hợp đồng 3 năm. Với mức phí 89 USD/tháng, không giới hạn số lần sử dụng, tương đương 1.068 USD/năm - quy đổi ra bằng khoảng 11.200km ở một chiếc ô tô có mức tiêu thụ 9,4 lít/100km với giá xăng 1USD/lít.

Các trạm sạc của NRG không chỉ dùng được cho các xe sạc Cấp 2, mà còn cả xe sạc nhanh với dòng điện một chiều. Hệ thống sạc nhanh có cơ sở hạ tầng phức tạp - một hệ thống lắp đặt cố định chứ không phải trang bị theo xe - kết nối với dòng điện xoay chiều 480V. Cần phải có thiết bị chuyển đổi dòng điện xoay chiều điện áp cao sang dòng điện một chiều mà không làm cháy bộ pin xe. Hệ thống sạc loại này khá đắt - giá ít nhất là 20.000 USD riêng cho bộ sạc và 20.000 USD nữa cho hệ thống lắp đặt cố định.

Đổi lại là khả năng sạc 80% pin xe Leaf chỉ trong khoảng nửa tiếng, so với thời gian 6 tiếng với hệ thống sạc Cấp 2 hoặc gần 15 tiếng sạc Cấp 1.

SAE đang nghiên cứu cải tiến bộ nối J1772 để sử dụng được cả với hệ thống sạc một chiều, cũng như sạc Cấp 1 và Cấp 2 như hiện tại trong chung một bộ nối.

Đầu cắm sạc J1772 cho xe Nissan Leaf

Bộ sạc kết hợp J1772 cải tiến của SAE

“BMW thích dự án SAE J1772, với một bộ nối duy nhất cho nhiều kiểu sạc,” ông Rich Steinberg, Giám đốc chiến lược xe chạy điện của BMW Bắc Mỹ, đại diện cho ý kiến của nhiều nhà sản xuất ô tô khác.

Mẫu cổng sạc J1772 cải tiến có thể phải tới cuối năm 2012 mới được ứng dụng thực tế.

“Hệ thống sạc Chademo có thể được cải tiến trở thành bộ sạc như của SAE. Nó thậm chí có thể có cả hai loại đầu cắm để phù hợp với tất cả ô tô chạy điện,” ông Mark Perry, Giám đốc kế hoạch sản phẩm của Nissan Bắc Mỹ, cho biết.

Tuy nhiên, ngay cả khi hệ thống sạc nhanh Chedemo của Nissan được lắp đặt rộng rãi, vẫn có nhược điểm. Lấy ví dụ trường hợp một chiếc xe Leaf có thể chạy khoảng 110km với tốc độ trên đường cao tốc, với một bộ pin đầy. Với bộ pin ]ợc sạc 80% ở trạm sạc nhanh, quãng đường xe có thể chạy giảm xuống còn 90km, đủ cho bạn đi được trong 48 phút ở vận tốc trung bình 110km/h. Như vậy tức là thời gian bạn phải bỏ ra để sạc pin cũng bằng thời gian lái xe.

Để đạt được sự thuận tiện cho người sử dụng như ô tô động cơ đốt trong truyền thống trên đường cao tốc, xe chạy điện phải có khả năng chạy được quãng đường dài hơn với một bộ pin đầy, và có thời gian sạc nhanh ngắn hơn. Hai điều kiện này thì chắc chắn ô tô chạy điện chưa thể đáp ứng trong tương lai gần. Tuy nhiên, nếu chỉ sử dụng xe trong thành phố thì về cơ bản, tất cả ô tô chạy điện sẽ đáp ứng được yêu cầu, khi hệ thống sạc được lắp đặt rộng rãi.

Nhật Minh

Theo NYT