Xe xăng, xe điện khác ô tô chạy bằng hydro (FCEV) thế nào?

Nhiều hãng xe đã nghiên cứu ô tô sử dụng hydro

Bộ Công thương vừa có tờ trình gửi Thủ tướng về việc phê duyệt chiến lược sản xuất năng lượng hydro đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050. Trong đó, giao thông vận tải được xác định là lĩnh vực tiềm năng để ứng dụng hydro thay cho xăng và diesel.

Toyota đang là thương hiệu đi đầu và vẫn đang tiếp tục phát triển xe FCEV

Với kế hoạch sử dụng hydro, giai đoạn đến năm 2030 sẽ thí điểm trong sản xuất điện, công nghiệp và giao thông vận tải (phương tiện giao thông công cộng và vận tải đường dài). Giai đoạn đến năm 2050 sẽ chuyển đổi sang sử dụng hydrogen sử dụng ở các phương tiện giao thông theo lộ trình ngành GTVT bên cạnh một số ngành sản xuất khác.

Tại Việt Nam, phương tiện sử dụng nhiên liệu hydro (FCEV) vẫn tương đối mới nhưng trên thế giới, nhiều hãng xe như Hyundai, Honda, BMW đã nghiên cứu từ lâu nhưng nổi bật trong số đó là Toyota. Gần đây Honda cũng ra giới thiệu Honda CR-V e:FCEV và sẽ ra mắt cuối năm nay tại thị trường Mỹ.

Hiểu đơn giản, xe FCEV là một loại ô tô điện khi cũng sử dụng hệ truyền động là mô-tơ điện như xe thuần điện (BEV). Xe FCEV chỉ khác với xe BEV cách tạo ra điện, FCEV là nạp năng lượng nhờ phản ứng hoá học của khí hydro và oxy, còn BEV cần có có nguồn điện từ bên ngoài truyền tải vào để sạc cho pin mới có thể hoạt động. 

Ngoài ra, xe cũng có phanh tái tạo thu năng lượng bị mất trong quá trình phanh và lưu trữ vào pin.

Cấu tạo hệ truyền động của xe Toyota Mirai FCEV

Ngoài ra, vì sử dụng khí hydro để tạo năng lượng nên xe FCEV sẽ cần trang bị hệ thống pin nhiên liệu để phục vụ cho việc này. Hệ thống này chuyển đổi nhiệt năng thành năng lượng điện, sử dụng phản ứng hóa học giữa oxy và hydro, không tạo ra khí thải carbon. 

Đáng chú ý, thời gian nạp hydro xe FCEV tương đối nhanh tương tự ô tô động cơ đốt trong, quãng đường di chuyển dài nên công nghệ này dường như ưu việt hơn so với ô tô điện.

Bằng chứng, Toyota Mirai từng khiến nhiều người bất ngờ khi tháng 10/2021, mẫu xe này đã được sách kỷ lục Guinness xác nhận một thành tích nổi bật khi đi liên tục 1.360km với một bình hydro đầy.

Hiện, Toyota cũng đang phát triển loại xe sử dụng động cơ đốt trong chạy bằng khí hydro. Theo chuyên gia nhận định nếu thương mại hoá thành công, chuỗi cung ứng ô tô hiện nay gần như sẽ không ảnh hưởng bởi hầu hết linh kiện xe động cơ đốt trong có thể dùng chung.

Nhiên liệu hydro đang được hướng tới sử dụng cho xe vận tải

Vì sao xe FCEV không phổ biến như BEV?

Quãng đường di chuyển lớn hơn, thời gian nạp năng lượng nhanh chóng, tuy nhiên ô tô FCEV vẫn chưa phổ biến do chi phí sản xuất hydro xanh, lưu trữ, vận chuyển và xây dựng trạm nạp rất lớn.

Trao đổi với PV Báo Giao thông, chuyên gia của Toyota Việt Nam cho biết, hydro tuỳ nguồn gốc được chia làm ba loại, sắp xếp theo mức độ sạch gồm: xám, lam và xanh.

Trong đó, hydro xám đang được sản xuất nhiều nhất từ nguồn nhiên liệu hoá thạch như khí đốt tự nhiên hoặc than đá. 

Còn hydro xanh sạch nhất, được tạo ra bằng cách sử dụng năng lượng tái tạo (điện gió, điện mặt trời…), sản xuất bằng cách điện phân nước. Vì vậy, hydro xanh có giá thành cao hơn hydro xám do không có sẵn.

Bên cạnh đó, việc lưu trữ và vận chuyển hydro tới trạm nạp chi phí cao. Ngoài ra, việc xây dựng một trạm nạp hydro tiêu chuẩn cho ô tô rất phức tạp cần đầu tư lớn, chi phí lên tới 2 triệu USD.

Trên thế giới, hiện số lượng trạm sạc hydro rất ít, cộng với giá bán xe còn đắt đỏ khiến xe FCEV hiện vẫn khó tiếp cận người tiêu dùng. Bởi vậy hiện nay, một số hãng xe đã dần "tạm gác" kế hoạch phát triển xe FCEV hay dừng sản xuất xe đã thương mại, như trường hợp của Honda Clarity.

Tuy nhiên, trong một phỏng vấn với tờ Autocar, Giám đốc Công nghệ Toyota, ông Hiroki Nakajima, đã xác nhận về định hướng mới của Toyota trong phát triển công nghệ năng lượng hydro. Theo đó, Toyota sẽ ưu tiên phát triển công nghệ này cho các dòng xe chuyên dùng thay vì các dòng xe phổ thông như trước đây.

Theo ý của ông Hiroki Nakajima, với những mẫu xe tải cỡ trung, chủ yếu chạy từ A đến B. Vì có rất nhiều xe cùng di chuyển từ A sang B nên có thể xây dựng cố định các trạm nạp hydro. Xe chuyên dùng là mảng rất nên thử và phát triển với công nghệ hydro.

Để thể hiện định hướng này, tại triển lãm Japan Mobility Show 2023, Hino - thương hiệu con của Toyota đã trưng bày loạt sản phẩm xe thương mại sử dụng công nghệ hydro.

Một chuyên gia nhận định, xu hướng đưa nhiên liệu hydro lên các dòng xe vận tải có thể đánh giá phù hợp. "Bởi đây là loại phương tiện chở hàng hoá, kích thước lớn nên nếu làm xe BEV sẽ cần pin rất to, dung lượng lớn đẩy chi phí sản xuất tăng cao. Bên cạnh đó, thời gian sạc cho khối pin lớn cũng sẽ rất lâu. Nhưng nếu làm xe FCEV cho mục đích vận tải sẽ hiệu quả hơn nhiều bởi hiệu suất tốt, thời gian nạp nhanh và chỉ cần vài chục kilogam hydro có thể đi quãng đường rất xa mới phải nạp", chuyên gia nói thêm.

Việt Nam được đánh giá có nhiều lợi thế để sản xuất hydro 

Việt Nam có lợi thế sản xuất hydro sạch

Ông Tiền Quốc Hào, Giám đốc điều hành Toyota khu vực châu Á, Chủ tịch Toyota châu Á - Thái Bình Dương tin tưởng Việt Nam có nguồn nông nghiệp mạnh, tương lai có thể sản xuất khí hydro.

"Việt Nam có lợi thế là một nước nông nghiệp có sản lượng lúa gạo và các cây nông nghiệp cũng như đang hình thành ngành chăn nuôi quy mô lớn nên có nhiều phụ phẩm có thể là đầu vào cho sản xuất khí sinh học - nguồn năng lượng để sản xuất hydro sạch.

Đây là một lợi thế lớn trong bối cảnh phần lớn lượng hydro xuất xưởng trên thế giới hiện đều sử dụng điện lấy từ các nguồn phát thải cao (nhiệt điện, thủy điện...).

Trước đây, tôi có làm việc với một doanh nghiệp ở TP.HCM về lọc dầu, họ đã tạo ra hydro nhưng độ tinh khiết chưa cao.

Việt Nam có lợi thế đường biển rất dài, việc vận chuyển hydro bằng đường biển cũng thuận tiện. Tuy nhiên, thời gian đầu đòi hỏi nhiều chi phí nên cần thời gian và dung lượng thị trường đủ tốt để giảm giá thành", ông Hào chia sẻ.