Tại sao xe điện chạy bằng pin lại vượt trội hơn xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro

Ngành công nghiệp ô tô sẽ tiếp tục tập trung vào xe điện chạy bằng pin (BEV) trong những năm tới, nhưng công nghệ pin nhiên liệu có tiềm năng trong tương lai.

Xe điện chạy bằng pin (BEV) là hiện thực của ngành công nghiệp ô tô, chiếm trọn các tiêu đề báo và thường được coi là tương lai của phương tiện di chuyển cũng như là giải pháp tiềm năng cho cuộc khủng hoảng khí hậu toàn cầu.

Với các quy định về khí thải ngày càng chặt chẽ và áp lực xã hội, các nhà cung cấp và sản xuất ô tô không còn lựa chọn nào khác ngoài việc tăng đầu tư và đổi mới để sản xuất ra những chiếc xe điện phù hợp với nhu cầu thị trường.

Ngành công nghiệp ô tô đang trải qua những thay đổi triệt để và mang tính đột phá. Trong nhiều năm, ngành công nghiệp này đã ở thế phòng thủ—phản ứng với khí thải CO2, lệnh trừng phạt của chính phủ và sự đổ lỗi của xã hội thay vì chủ động ứng phó.

Nhưng ngành công nghiệp đã bắt đầu thực hiện các bước chủ động trong nỗ lực giành lại quyền kiểm soát vận mệnh của mình. Cùng với sự thành công của các đối thủ cạnh tranh mới như Tesla, các nhà sản xuất ô tô lâu đời đã định hình lại danh mục đầu tư của họ và giới thiệu các loại xe xanh hơn ra thị trường. BEV định nghĩa sự thay đổi này và là thành phần cốt lõi để đảm bảo tương lai của ngành công nghiệp. Điều này là do EV là cách hợp lý và hiệu quả nhất để khử cacbon.

Các công ty ô tô lớn đã cam kết công khai về BEV. Ví dụ, Tổng giám đốc điều hành Tập đoàn VW Tiến sĩ Herbert Diess tuyên bố rằng không có giải pháp thay thế rõ ràng nào cho việc lái xe điện bằng pin trong tương lai gần, giải thích rằng BEV là một phần thiết yếu trong chiến lược CO2 của Tập đoàn.

Có vẻ như đây là tương lai sẽ thành hiện thực. Tập trung vào BEV có nghĩa là bổ sung danh mục động cơ đốt trong hiện có trong ngắn hạn và thay thế hoàn toàn trong dài hạn. Do đó, các nhà sản xuất ô tô cần phải đầu tư đáng kể vào công nghệ và sáng kiến ​​tiếp thị để chuyển đổi sự quan tâm của người tiêu dùng.

Vào những năm 1990, các nhà sản xuất ô tô châu Âu đã tăng cường nghiên cứu về khả năng tồn tại của các loại xe không phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Các đối tượng đầu tiên là xe điện chạy bằng pin (BEV) và xe chạy bằng pin nhiên liệu (FCV). Năm 1994, Mercedes-Benz đã giới thiệu chiếc xe chạy bằng pin nhiên liệu đầu tiên tới công chúng toàn cầu: NECAR 1.

Mặc dù đã phát triển một số nguyên mẫu và các bài thuyết trình FCV series nhỏ khác, không có nhà sản xuất nào có thể đưa FCV vào sản xuất hàng loạt ngoại trừ Toyota Mirai. BEV đang trở nên hấp dẫn hơn đối với các nhà sản xuất ô tô vì công nghệ này phù hợp hơn với sản xuất hàng loạt, tạo điều kiện cho việc sản xuất nhanh hơn và dễ dàng hơn khi các quy định về khí thải đang là vấn đề ngày càng cấp bách.

So với FCV, xe điện chạy bằng pin (BEV) tiết kiệm chi phí hơn và cho phép các nhà sản xuất ô tô đạt được cả hai mục đích: đáp ứng các quy định về khí thải và thu lợi nhuận.

Kết quả là, các nhà sản xuất ô tô bắt đầu ưu tiên nghiên cứu và phát triển công nghệ pin điện thay vì pin nhiên liệu hydro. FCV sản xuất điện bằng pin nhiên liệu chạy bằng hydro, thay vì chỉ lấy điện từ pin, do đó để hoạt động, chúng cần cả cơ chế cung cấp hydro và trạm tiếp nhiên liệu.

Điều này đặt ra một vấn đề nan giải về mặt tiến hóa cho ngành công nghiệp ô tô: nếu không có đủ cơ sở hạ tầng, FCEV sẽ không phù hợp để đưa vào thị trường đại chúng bất kể chúng có sạch, êm và hiệu quả đến đâu.

Tất cả các loại xe điện đều cần cơ sở hạ tầng toàn diện cũng như các trạm sạc để thành công. Để mang lại giá trị, điều quan trọng không chỉ là tạo ra một chiếc xe vượt quá mong đợi mà còn tạo ra một hệ sinh thái cho phép phát huy hết tiềm năng của nó.

Phần quan trọng nhất của hệ sinh thái này là cơ sở hạ tầng đảm bảo khách hàng có thể sử dụng xe bất cứ khi nào họ muốn. Hãy nhớ rằng phạm vi hoạt động và nỗi lo sạc là hai trong số những mối quan tâm lớn nhất của người tiêu dùng khi nói đến việc sử dụng điện—suy cho cùng, một chiếc xe không thể lái được thì có ích gì?

Trong khi đó, việc tiếp nhiên liệu cho FCV theo cách truyền thống hơn. Giống như xe chạy xăng truyền thống, việc đổ đầy bình hydro lỏng chỉ mất vài phút. Do đó, trong cùng một khoảng thời gian, một trạm tiếp nhiên liệu hydro có thể phục vụ nhiều xe hơn một trạm sạc xe điện, điều này cũng có nghĩa là chúng ta sẽ cần ít trạm tiếp nhiên liệu hydro hơn so với các trạm sạc điện.

Nhưng trên thực tế, các trạm tiếp nhiên liệu hydro vẫn còn hiếm. Ngay cả Đức, quốc gia dẫn đầu châu Âu về công nghệ hydro, cũng chỉ sở hữu 82 trạm tiếp nhiên liệu hydro so với 24.000 trạm sạc cho xe điện. Các quốc gia còn lại của châu Âu chỉ có 43 trạm tiếp nhiên liệu hydro, nhưng có tới 120.000 trạm sạc cho xe điện. Những con số này cho thấy mức độ phổ biến của BEV vượt xa FCV.

Nguyên nhân là do chi phí. Ngành công nghiệp ô tô phải đối mặt với một loạt thách thức độc đáo cần phải được giải quyết một cách chiến lược; xét cho cùng, cách mạng hóa danh mục sản phẩm, đáp ứng các quy định thay đổi và thuyết phục người tiêu dùng rằng xe điện tốt hơn xe đốt trong.

So sánh chi phí xây dựng cơ sở hạ tầng cho BEV và FCV, có thể thấy rõ lý do tại sao đầu tư vào BEV lại tăng vọt như vậy. Chi phí trung bình để xây dựng một trạm tiếp nhiên liệu hydro lên tới 1,1 triệu đô la, trong khi một trạm sạc với bốn cổng 150kW có chi phí chưa đến một nửa. Bên cạnh sự chênh lệch đáng kể về chi phí đó, điều quan trọng cần lưu ý là BEV vẫn là lựa chọn hợp lý vì năng lượng của chúng có thể được phân phối dựa trên các hệ thống lưới điện hiện có. Trong khi đó, không có mạng lưới phân phối hydro nào có thể được sử dụng để cung cấp nhiên liệu cho số lượng lớn xe FCV trên đường.

Đó là những lý do khiến BEV sẽ tiếp tục thống trị trong tương lai gần. Boston Consulting Group dự đoán rằng sẽ có 90 mẫu khung gầm cho xe điện trên thị trường vào năm 2030 và con số này sẽ dẫn đến việc ra mắt chính thức hàng trăm mẫu xe điện. VW đã ngừng tài trợ cho nghiên cứu FCV. Tuy nhiên, Audi và BMW vẫn tiếp tục sản xuất một loạt nhỏ hoặc nguyên mẫu FCV, nhưng giống như VW, phần lớn chi tiêu cho R&D của họ được phân bổ cho quá trình điện khí hóa đội xe chạy bằng pin của họ.

FCV sẽ vẫn nằm trong tầm ngắm của các nhà sản xuất ô tô, nhưng các chiến lược kinh doanh và sản phẩm sẽ tập trung vào công nghệ BEV. Năm 2015, chỉ có khoảng 335.000 BEV được bán trên toàn cầu, tăng lên hơn 1.700.000 vào năm 2019—tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm khoảng 50%. Trong khi đó, từ năm 2015 đến năm 2019, chỉ có khoảng 18.500 FCV được bán ra.

Ngành công nghiệp ô tô sẽ tiếp tục tập trung vào BEV trong những năm tới để đáp ứng mục tiêu CO2 của Châu Âu, tránh bị phạt và chống lại sự cạnh tranh từ nước ngoài. Tuy nhiên, công nghệ pin nhiên liệu có tiềm năng trong tương lai khi cơ sở hạ tầng được cải thiện.

Các nhà sản xuất bao gồm Bosch, Mahle và Iveco hiện đang thử nghiệm xe tải chạy bằng hydro, tập trung vào các trường hợp sử dụng liên quan đến quãng đường dài và tải trọng nặng.

Có thể vẫn còn những trở ngại cần vượt qua, nhưng ngành công nghiệp ô tô không nhất thiết phải tự mình giải quyết chúng. Ví dụ, hydro có thể được sử dụng làm nhiên liệu tổng hợp cho động cơ đốt trong, tàu hỏa hoặc máy bay, và ngành công nghiệp hóa chất và thép sử dụng hydro cho nhiều quy trình của họ. Vì vậy, có động lực để các ngành công nghiệp này hợp tác với nhau để thúc đẩy đổi mới và đầu tư hơn nữa.

Có khả năng các ngành công nghiệp và trường hợp sử dụng khác này sẽ thúc đẩy và thiết lập hydro xanh như một nguồn năng lượng thay thế “xanh”. Điều này sẽ giúp cho việc phát triển công nghệ pin nhiên liệu có thể tiến triển, cải thiện hiệu suất của nó đến mức phù hợp để sản xuất đại trà.