Quên vụ thay pin đi: Tesla đặt mục tiêu sạc ô tô chạy điện chỉ trong năm phút

Hãng Tesla Motors đẩy lùi các giới hạn trong công nghệ sạc pin để giúp những chiếc ô tô chạy điện trở nên thiết thực như xe ô tô chạy xăng thông thường.

Ô tô điện tốn quá nhiều thời gian để sạc pin. Ở nhà hoặc ở trạm sạc công cộng, phải mất tới 5 giờ đồng hổ để nạp phân nửa dung lượng pin của một chiếc Tesla Model S. Tuy vậy, hãng Tesla Motors đang nhanh chóng giảm thời lượng sạc pin nhằm làm cho ô tô chạy điện trở nên thực tế hơn. Tháng 9/2012, hãng này ra mắt một mạng lưới các trạm sạc pin “siêu nhanh”—được thiết kế riêng cho các xe Model S và các phương tiện chạy điện khác trong tương lai. Các trạm này có thể sạc đầy một nửa bộ pin trong vòng 30 phút. Vào tháng 5/2013, hãng này lại thông báo về một cải tiến giúp giảm khoảng thời gian này xuống còn có 20 phút. Giờ đây, Giám đốc Kỹ thuật của Tesla, ông JB Straubel, cho biết rồi cũng tới lúc công ty của ông cắt giảm khoảng thời gian sạc đầy bộ pin xuống còn vẻn vẹn 5 phút. Hay nói cách khác là không quá lâu hơn thời gian đổ đầy một bình xăng.

Không phải là Straubel đang nói về công nghệ thay pin mà Tesla mới công bố đây (xem thêm “Vì sao Tesla nghĩ rằng họ có thể thành công với công nghệ thay pin”). Hệ thống đó không hề sạc pin nhanh. Đó chỉ đơn thuần là tháo một bộ pin đã cạn năng lượng và thay vào đó một bộ khác còn đầy. Ông đang nói tới một hướng tiếp cận khác, mà các tài xế có vẻ sẽ thấy hấp dẫn hơn: sạc pin của xe trong lúc bạn chờ đợi. “Chuyện này sẽ chẳng diễn ra vào năm sau đâu. Sẽ rất là khó khăn. Nhưng chúng tôi nghĩ là có thể giảm xuống mức từ 5 tới 10 phút,” Straubel cho biết trong một cuộc phỏng vấn với MIT Technology Review. Ông nhấn mạnh rằng các bộ sạc siêu nhanh hiện nay truyền tải 120kW điện năng, mức công suất “có vẻ khá khó tin chỉ 10 năm trước đây.” Các trạm sạc công cộng thông thường chỉ truyền tải được dưới 10kW mà thôi.

Tesla đang bỏ xa các đối thủ của họ trong công nghệ sạc siêu nhanh. Ví dụ như công nghệ sạc nhanh phổ biến nhất hiện nay được dựa trên tiêu chuẩn Chademo của Nhật Bản chỉ sạc được ở mức 50kW. Ngay cả chuẩn sạc mới nhất của SAE International, được thông qua vào tháng 10/2012, và được các hãng chế tạo ô tô lớn như GM sử dụng, cũng chỉ đạt được công suất tối đa là 100kW.

Sạc nhanh hơn: Một trạm sạc của Tesla ở Hawthorne, Bang California.

Một lý do khiến Tesla nỗ lực hết sức trong việc phát triển công nghệ sạc pin là bộ pin của họ lưu năng lượng nhiều gấp hơn ba lần các bộ pin dùng trong xe của các đối thủ cạnh tranh. Do đó, họ phải dùng công suất cao hơn để sạc thật nhanh, Arindam Maitra, quản lý dự án cao cấp tại Viện Nghiên cứu Công suất Điện (Electric Power Research Institute) nhận định.

Ông Straubel cho biết Tesla có thể cải tiến công nghệ sạc nhanh như vậy là do họ tự thiết kế và phát triển các linh kiện chính của hệ thống sạc, trong đó bao gồm các bộ sạc, hệ thống giám sát trạng thái của pin, và một hệ thống làm mát cho pin. Tất cả các bộ phận này được tối ưu hóa để hoạt động hài hòa với nhau theo cách mà các hệ thống được phát triển để sử dụng cho nhiều mẫu xe ô tô điện khó có thể đạt được.

Khi một chiếc ô tô điện được cắm vào một ổ cắm điện để sạc, thì cục sạc ở trong xe lấy năng lượng điện xoay chiều (AC) từ ổ cắm, chuyển đổi năng lượng này sang dạng một chiều (DC), và điều chỉnh mức năng lượng truyền sang bộ pin. Quy trình sạc nhanh không dùng tới cục sạc ở trong xe, thay vào đó quá trình chuyển đổi từ AC sang DC diễn ra ở bên ngoài.

Một thách thức chính trong quá trình sạc nhanh là việc truyền tải năng lượng tới bộ pin thật nhanh có thể khiến cho pin bị nóng lên quá mức. Do vậy, cục sạc ở phía ngoài cần phải liên lạc với hệ thống giám sát các trạng thái của pin, bao gồm các thông tin như điện thế và nhiệt độ của chúng, rồi dựa vào đó mau chóng điều chỉnh tốc độ sạc nhằm tránh gây hư hỏng cho pin. “Để thực hiện kiểu sạc này, mọi thứ phải được thiết kế và vận hành thật đồng bộ,” Straubel nói.

Để đạt được tốc độ sạc ở mức 5 phút sẽ không chỉ cần tới việc cải tiến hệ thống sạc mà còn cần cải thiện cả phần giao tiếp giữa bộ phận này với mạng lưới điện. Hiện tại, chỉ có một số điểm trên lưới điện có thể chịu được tải 120kW. Sử dụng một lượng lớn năng lượng từ lưới điện cũng làm tăng chi phí phải trả cho các công ty điện lực, làm tăng giá thành của hệ thống.

Tuy nhiên, Straubel cho biết Tesla đã lên kế hoạch để giảm thiểu ảnh hưởng của những thách thức này bằng việc trang bị các tấm pin mặt trời và pin lưu trữ ở các trạm sạc siêu nhanh.

Lưu trữ năng lượng mặt trời vào pin ở các trạm sạc cũng có thể giúp ích cho các công ty dịch vụ hạ tầng (xem thêm “Tuabin gió cùng với pin có thể giúp ổn định nguồn cung năng lượng”). Đây có thể là một phương thức giúp các nhà điều hành mạng giảm thiểu các biến động trên lưới điện. Điều này đang ngày càng trở nên quan trọng khi mà các nguồn năng lượng hay bị gián đoạn như năng lượng mặt trời và phong điện được hòa mạng. Tesla cũng đã lên kế hoạch để sớm thử nghiệm hệ thống kiểu này ở California. Họ có thể bán dịch vụ này cho chính các công ty điện lực và nhờ đó, Straubel nói, có thể giúp trang trải một phần chi phí của các trạm này.

Dù cho các đột phá về công nghệ sạc nhanh này chỉ có ích cho các ô tô của Tesla, thì chúng cũng vẫn rất quan trọng trong việc mở rộng thị trường ô tô chạy điện. Tesla hiện có kế hoạch giới thiệu các xe ô tô trong mức giá từ 30 tới 35 nghìn USD trong vài năm tới.

• Nguyên bản tiếng Anh: “Forget Battery Swapping: Tesla Aims to Charge Electric Cars in Five Minutes,” Kevin Bullis, TechnologyReview.com, July 16, 2013.

• Người dịch: Phạm Duy Đông

• Biên tập: Tạ Minh Chiến