Cuộc đua toàn cầu để băng giá không thể cản bước xe điện

Alaska, nơi có địa hình gồ ghề và nhiệt độ có thể lạnh tới âm 46 độ C, không phải là nơi người ta có thể dễ dàng tìm thấy một chiếc xe buýt điện.

Chiếc xe buýt điện số 50, dán decal hình chú ngựa hoạt hình bên hông, lặng lẽ băng qua khoảng 65 km đường tuyết và băng giá mỗi ngày ở Tok, đưa đón học sinh đến trường cách biên giới Canada không xa.

Nó hoạt động tốt trên tuyến đường hàng ngày. Nhưng nhiệt độ lạnh đã hạn chế năng lượng của ắc quy, chiếc xe số 50 không thể thực hiện các chuyến đi thực tế dài hơn hoặc đến Anchorage hay Fairbanks.

Đó là vấn đề mà một số chủ sở hữu phương tiện chở khách chạy bằng điện và các quan chức ngành vận tải đang gặp phải ở những vùng có khí hậu lạnh trên toàn thế giới.

Ở âm 7 độ C, xe điện không thể đi được xa như ở nhiệt độ lý tưởng khoảng 20 độ C. Việc giữ ấm cho hành khách bằng công nghệ truyền thống cũng góp phần làm cạn kiệt pin nhanh hơn, theo AP.

Các cơ quan quản lý vận tải như ở Chicago, nơi cam kết chuyển đổi toàn bộ đội xe buýt chạy xăng hoặc dầu của mình thành xe điện vào năm 2040, phải chật vật để giữ cho xe buýt điện được sạc và chạy đúng lịch trình.

Stretch Blackard, chủ sở hữu của Tok Transportation, cùng một chiếc xe buýt điện chở học sinh, ngày 2/2, ở Tok, Alaska. Ảnh: AP.

Một số nhà sản xuất ôtô và tài xế lo ngại việc pin cạn kiệt nhanh hơn và sạc chậm hơn trong thời tiết lạnh có thể hạn chế việc chuyển đổi sang ôtô, xe tải và xe buýt điện, vào thời điểm các nước cam kết cắt giảm mạnh lượng khí thải, bao gồm từ giao thông vận tải, để giúp giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu.

Các nhà khoa học đang chạy đua để hoàn thiện hóa chất pin mới hoạt động tốt hơn trong thời tiết lạnh. Ngoài ra, xe điện cũng bắt đầu được trang bị máy bơm nhiệt hiệu quả, không bị tiêu tốn nhiều pin trong thời tiết lạnh.

Quãng đường giảm, chi phí tăng

Stretch Blackard, chủ sở hữu của Tok Transportation, công ty có hợp đồng với các trường học địa phương, cho biết: “Việc đảm bảo pin trong thời tiết lạnh là một vấn đề”.

Khi nhiệt độ xuống 0 độ C, chi phí vận hành xe buýt điện của Tok tăng gấp đôi. Tok có một trong những mức giá điện cao nhất trong cả nước.

Trong thời tiết lạnh âm 18-23 C, chi phí vận hành một xe buýt điện vào khoảng 1,15 USD mỗi dặm (1,6 km), so với 40 cent/dặm của xe buýt diesel, ông Blackard nói. Chi phí xe buýt điện giảm xuống còn khoảng 90 cent/dặm khi trời ấm. Ông cho biết mức phí đó đang khiến hoạt động trở nên khó khăn và ông có thể sẽ không mua một chiếc xe buýt điện khác.

Nhiều chủ sở hữu phương tiện điện cá nhân cũng nhận thấy rằng việc di chuyển đường dài vào mùa đông có thể khó khăn. Xe điện có thể giảm hoạt động từ 10% đến 36% vào mùa lạnh.

Khoang động cơ của một chiếc xe buýt điện tại Tok, Alaska. Ảnh: AP.

Mark Gendregske ở Alger, Michigan, cho biết quãng đường đi được mỗi lần sạc đầy của xe điện giảm nghiêm trọng khi nhiệt độ giảm xuống còn âm 7-12 độ C.

“Tôi thấy quãng đường chạy được cũng như thời gian sạc thường xuống cấp hơn 20%”, anh nói khi đang sạc lại chiếc Kia EV6 của mình tại một bãi đậu xe của trung tâm mua sắm gần Ypsilanti, Michigan. Anh nói rõ trong thời tiết bình thường, với đầy pin, xe anh có thể chạy được khoảng 400 km, nhưng sẽ giảm xuống còn khoảng 320 km trong mùa lạnh.

Là kỹ sư của một nhà sản xuất phụ tùng ôtô, Gendregske có thể lường trước được việc suy giảm hoạt động của xe điện trong trời lạnh để tính toán đường đi và thời gian sạc phù hợp. Tuy nhiên, không phải chủ sở hữu nào cũng nắm rõ điều này, khiến nhiều người gặp không ít rắc rối.

Rushit Bhimani, sống ở vùng ngoại ô phía bắc Detroit, cho biết ông thấy quãng đường đi được của chiếc Tesla Model Y của mình thấp hơn khoảng 30% khi thời tiết trở lạnh, từ mức khoảng 530 km/lần sạc đầy xuống mức thấp nhất là 370 km. “Họ (hãng xe) nên cảnh báo rõ điều đó”, ông nói trong khi sạc pin ở phía nam Ann Arbor trong chuyến đi tới Chicago.

“Cuộc đua toàn cầu”

Việc giảm hiệu quả pin trong thời tiết lạnh không làm chậm quá trình chuyển đổi xe điện ở Na Uy, nơi gần 80% doanh số bán ôtô mới là xe điện vào năm ngoái.

Nils Soedal, từ Liên đoàn ôtô Na Uy, cho rằng việc sụt giảm nhanh hơn dung lượng pin vào mùa đông “không phải vấn đề”, miễn là tài xế tính đến nó khi lên kế hoạch cho một chuyến đi. “Vấn đề lớn thực sự là phải có đủ trạm sạc dọc đường”, ông nói, lưu ý rằng tình trạng của các trạm sạc cũng cần được cập nhật thường xuyên.

Lawrence Ziehr, Giám đốc dự án phục hồi năng lượng trên xe điện của General Motors, kết nối chiếc Hummer EV với trạm sạc, ngày 22/2, tại Michigan. Ảnh: AP.

Giám đốc điều hành Scott Case của Recurrent, một công ty của Mỹ chuyên đo hiệu quả pin của xe điện đã qua sử dụng, cho biết nhiều xe điện đang sử dụng hệ thống sưởi điện trở. Điện dùng cho máy sưởi loại này chiếm khoảng 3/4 năng lượng pin sụt giảm. Ông gợi ý một giải pháp thay thế tốt hơn là máy bơm nhiệt.

Ông Case cho biết máy bơm nhiệt hút nhiệt từ không khí bên ngoài ngay cả khi thời tiết lạnh và đã xuất hiện trong nhiều thập kỷ, nhưng chỉ gần đây mới được phát triển cho ôtô. “Đó chắc chắn là điều cần phải có trong tất cả chiếc xe này”, ông nói.

Thời tiết lạnh cũng làm ảnh hưởng đến tốc độ của dòng chảy ion lithium trong pin, khiến quá trình giải phóng năng lượng cũng như tốc độ sạc chậm lại.

General Motors nằm trong số những công ty đang nghiên cứu giải pháp khắc phục. Lawrence Ziehr, Giám đốc dự án phục hồi năng lượng trên xe điện của GM, cho biết các kỹ sư đang thử nghiệm thay đổi về quản lý nhiệt và pin trong những chiếc xe hiện hành để áp dụng cho các mẫu xe trong tương lai.

Màn hình sạc bên trong chiếc xe điện Hummer EV của General Motors. Ảnh: AP.

Tại trường đại học, các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu những thay đổi về hóa học có thể khiến hóa giải những hạn chế của pin trong thời tiết lạnh.

Dasgupta của Đại học Michigan cho biết họ đang phát triển các thiết kế pin mới cho phép ion chảy nhanh hơn hoặc cho phép sạc nhanh khi trời lạnh. Ngoài ra, các hóa chất pin trạng thái rắn không sử dụng chất điện phân lỏng cũng đang được nghiên cứu.

Ông hy vọng những cải tiến mới sẽ ra khỏi phòng thí nghiệm để tới phương tiện thực tế trong vòng hai đến năm năm tới.

“Thực sự đang có một cuộc chạy đua toàn cầu để tăng hiệu suất của những loại pin này”, ông nói.