EnterKnow: Ngành công nghiệp ô tô đang tập trung mạnh vào xe điện, như một cách hiệu quả hơn để giảm lượng khí thải một cách nhanh chóng đang khiến chúng ta phải đối mặt.
Trước đây, Toyota đã dẫn đầu xu hướng chủ đạo về những chiếc xe tiết kiệm năng lượng như chiếc Prius hybrid. Nhưng giờ đây, họ dường như bảo thủ hơn, với việc bác bỏ những chiếc xe điện chạy bằng pin để ưu tiên những thứ như xe hybrid và hydro — và cuối cùng hãng cũng nắm bắt được tiềm năng với chiếc EV với BZ4X. Nhưng, hiện giờ thì Toyota vẫn tin tưởng chắc chắn vào một loạt các giải pháp khử cacbon, một giải pháp trong đó xe hybrid quan trọng hơn xe điện hoàn toàn.
Có vẻ như là sự chậm chạp của kẻ đến sau khi mà chiếc xe điện đầu tiên của họ không được đón nhận nồng nhiệt. Nhưng nếu bạn xem xét kỹ hơn mức độ hiệu quả của xe hybrid và EV sử dụng pin, bạn sẽ nhận ra rằng Toyota thực sự đúng: xe hybrid có vai trò lớn hơn trong quá trình khử cacbon so với EV trong giai đoạn này. Thực tế là chúng ta cần sử dụng nguồn cung cấp pin hạn chế của mình để sớm giảm thiểu tối đa lượng khí thải CO2 trong toàn ngành công nghiệp ô tô. Chúng ta cần sử dụng tối đa từng kilowatt giờ và trong thời gian tới, điều đó không có nghĩa là dốc toàn lực vào xe điện, mà nên san sẻ sang một thứ khác – Hybrid.
Dữ liệu mang tính kết luận: Xe điện tạo ra ít khí thải carbon hơn so với xe chạy bằng động cơ đốt trong trong suốt thời gian tồn tại của chúng và những gì bạn sắp đọc không phản đối điều đó. Nhưng việc áp dụng EV đang vấp phải các giới hạn về phạm vi, mạng sạc chắp vá và giá cao do chi phí của pin cung cấp năng lượng cho chúng.
Hơn nữa, nguồn cung cấp pin EV dự kiến sẽ không đáp ứng đủ nhu cầu trong vài năm tới. Benchmark Mineral Intelligence cho biết rằng họ dự báo nhu cầu lithium tăng gấp 5 lần vào năm 2035, trong khi Tập đoàn Tư vấn Boston dự đoán tình trạng thiếu hụt “mãn tính” ngay sau năm 2025. Năm 2022, Giám đốc điều hành Stellantis, Carlos Tavares, đã cảnh báo về điều tương tự trên CNBC, dự đoán tình trạng thiếu hụt khoáng sản và pin vào cuối thập kỷ này.
Vì vậy, liệu có cách sử dụng nào tốt hơn cho loại pin hiện đang được nhồi nhét trong một số lượng tương đối nhỏ những chiếc xe điện? Liệu việc chuyển sang các dòng xe hybrid hoàn toàn – hiện hầu như đã bị loại bỏ như một cầu nối tạm thời – có thực sự giảm lượng khí thải nhanh hơn so với xe điện trong thời gian ngắn không?
Trường hợp cho xe hybrid hơn xe điện
Để minh họa, chúng ta sẽ so sánh lượng khí thải carbon trên đường của một số mẫu xe có sẵn động cơ đốt trong, hybrid/plug-in hybrid (PHEV) và hệ truyền động điện: Ford F-150, Hyundai Kona và Kia Niro 2022 (sử dụng cùng khung gầm) và BMW 3 Series và i4 (cũng có chung khung gầm). Một lần nữa, chúng ta cần xem xét câu hỏi: Cách sử dụng tốt nhất nguồn cung cấp pin hạn chế là gì? Chúng ta có nên rải đều những vật liệu đó trên một loạt nhưng xe hybrid hay nhồi nhét chúng vào một vài chiếc EV và để phần còn lại sử dụng động cơ xăng hoặc diesel?
Chúng ta có thể trả lời điều này bằng cách chia lượng khí thải CO2 mà mỗi xe điện giảm được so với đối tác ICE của nó bằng dung lượng pin tính bằng kilowatt-giờ.
(Phát thải CO2 xe ICE – Phát thải CO2 điện khí hóa)/Dung lượng pin xe điện(kWh) = Phát thải CO2 được loại bỏ/kWh bởi pin được sử dụng
Tất nhiên, chúng ta cần thêm dữ liệu để điền vào phần đó và việc lấy dữ liệu rất đơn giản: FuelEconomy.gov của EPA công bố các ước tính CO2 trên mỗi dặm, cũng ước tính lượng khí thải ngược dòng từ việc sản xuất xăng.
Tuy nhiên, mọi thứ không đơn giản như vậy đối với EV, mà EPA liệt kê là không thải ra CO2. Mặc dù đúng từ quan điểm về khí thải, nhưng việc tạo ra lượng điện cần thiết để sạc chúng sẽ tạo ra CO2: trung bình 386 gam CO2 trên mỗi kWh ở Hoa Kỳ, theo Cơ quan Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ. Sau đó, chúng ta có thể ước tính lượng khí thải CO2 ẩn của chúng bằng phương trình minh họa dưới đây.
Từ dữ liệu này, chúng ta có thể tính toán mức độ hiệu quả của mỗi phương tiện điện khí hóa khi sử dụng pin. Phương trình sẽ sử dụng được trình bày ở trên—hãy nhớ rằng mục tiêu là giảm lượng khí thải CO2 nhiều nhất có thể với nguồn cung cấp pin hạn chế. Và khi bạn làm phép tính, bạn sẽ thấy khá rõ đâu là lựa chọn tốt nhất.
Hãy xem xét lượng pin xe điện thông thường dành cho thị trường đại chúng sử dụng là bao nhiêu. Vận hành một chiếc F-150 Lightning có thể tạo ra ít hơn 1/3 lượng khí thải CO2 so với một chiếc F-150 chạy xăng, nhưng mỗi chiếc sẽ tích trữ 98 kWh pin, phần lớn trong số đó sẽ chỉ được sử dụng trong chuyến đi kéo dài hiếm hoi. Trong khi đó, pin hybrid F-150 PowerBoost chỉ có công suất 1,5 kWh. Nó không đạt được mức giảm phát thải gần như Lightning, nhưng Ford có thể tạo ra 65 chiếc với tổng lượng pin bằng pin gắn vào một chiếc Lightning duy nhất.
Bây giờ, nếu Ford bán một chiếc Lightning và 64 chiếc ICE F-150, thì hãng sẽ cắt giảm lượng khí thải CO2 trên đường của những xe tải đó theo nhóm xuống 370 g/dặm. Nếu họ bán được 65 chiếc xe hybrid — trải đều nguồn cung cấp pin của Lightning cho tất cả chúng — thì tổng lượng khí thải sẽ giảm 4.550 g/dặm.
Mô hình này đúng với tổ hợp Hyundai/Kia và cả BMW nữa – sử dụng xe hybrid hoàn toàn sẽ giảm lượng khí thải nhiều hơn so với việc sản xuất một số ít xe điện và hàng loạt xe chạy xăng. Chia đều pin của BMW i4 để tạo ra bảy chiếc PHEV 330e, sẽ cắt giảm 560 g/dặm (so với một chiếc i4 là 266 g/dặm). Chia đều một chiếc Kona EV và bạn có thể tạo ra bảy chiếc Niro PHEV và sẽ cắt giảm 1.085 g/dặm (một chiếc Kona EV cắt giảm 239 g/dặm) hoặc 41 chiếc Niro hybrid thông thường, với mức cắt giảm 4.797 g/dặm. Giống như Ford, họ tận dụng tốt hơn nguồn cung cấp pin cố định bằng cách trải rộng nó trên một số lượng lớn xe hybrid, thay vì tập trung tất cả vào một chiếc EV duy nhất.
Tất nhiên, trường hợp của xe điện sẽ cải thiện khi chúng chạy hoàn toàn bằng năng lượng tái tạo. Chúng ta có thể giảm lượng khí thải CO2 trên mỗi dặm của chúng để mô phỏng điều đó và điều đó giúp chúng giải quyết vấn đề nhưng không làm thay đổi thực tế rằng việc sử dụng pin của EV vẫn không hiệu quả. Việc cung cấp năng lượng cho một số xe điện bằng năng lượng tái tạo vẫn không có tác dụng ngay lập tức như việc Hybrid hóa rộng rãi hơn các loại ô tô mới.
Vấn đề là: Bằng cách sử dụng nguồn cung cấp pin hạn chế trên một số lượng nhỏ xe điện (đắt tiền), ngành công nghiệp ô tô đã nhận được sự khen ngợi từ các nhà đầu tư và công chúng mặc dù thực hiện kế hoạch khử cacbon không hiệu quả. Nó phải tự thanh lọc bản thân bằng một số sản phẩm hào nhoáng, trong khi trên thực tế, nó không cắt giảm lượng khí thải CO2 nhiều nhất có thể. Những con số này cho thấy rõ ràng rằng việc Hybrid hóa càng nhiều xe mới càng tốt sẽ hiệu quả hơn và mức độ ngày càng tăng khi công nghệ pin phát triển và nguồn cung hy vọng sẽ tăng lên. Điều đó sẽ cho phép xe hybrid chuyển sang PHEV trước khi được thay thế bằng xe điện hoàn toàn nếu thích hợp.
Tuy nhiên, hầu hết lợi ích của quá trình chuyển đổi hoàn toàn sang xe điện sẽ thể hiện ở việc áp dụng PHEV rộng rãi. Chúng cung cấp đủ phạm vi để thực hiện những chuyến đi ngắn chỉ bằng năng lượng điện, thường với chi phí ban đầu tương đương với xe điện nhưng cũng có tính linh hoạt và hiệu quả của hệ truyền động hybrid cho những hành trình dài hơn. Điều này cho phép vượt qua hầu hết các trở ngại đối với việc áp dụng xe điện, cụ thể là nguồn cung cấp pin và cơ sở hạ tầng sạc kém.
Tuy nhiên, có nhiều lý do khiến PHEV chưa thành công. Chúng kém hiệu quả hơn, sản xuất và bảo trì phức tạp hơn so với xe điện hoặc xe hybrid thông thường, chưa kể nặng hơn và đắt hơn xe hybrid thông thường.
Theo Cục Thống kê Giao thông vận tải Hoa Kỳ, xe hybrid nói chung đã phải mất một thời gian dài để chiếm được thị phần, chỉ chiếm 5,5% thị trường xe hạng nhẹ vào năm 2021. Đã hơn 24 năm kể từ khi chiếc Toyota Prius tiên phong được đưa vào sản xuất. Trong khi đó, xe điện đã đạt được thị phần tương tự trong chưa đầy một nửa thời gian đó, chiếm 5,8% thị trường Mỹ vào năm 2022 theo The Wall Street Journal.
Nhưng người mua xe điện được hưởng lợi từ các ưu đãi thuế hào phóng hơn so với những khách hàng sử dụng xe hybrid từng có, với khoản tín dụng thuế xe điện trước đây đã giúp thị trường thoát khỏi tình trạng khó khăn một cách hiệu quả.
Cho đến nay, chính phủ vẫn ủng hộ giải pháp sáng bóng, được thúc đẩy bởi sự cường điệu hóa việc áp dụng xe điện theo dõi nhanh, khi phép toán cho thấy điều đó là chưa tối ưu — ít nhất là trong ngắn hạn và trung hạn. Nếu có thì công bằng mà nói thì việc quá chú trọng vào xe điện đang làm chậm quá trình khử cacbon của ngành công nghiệp ô tô trong thời điểm hiện tại. Chúng ta không thể bỏ qua vai trò của xe hybrid ở thời điểm hiện tại để hướng tới một tương lai xa nơi mọi ô tô trên đường đều chạy điện thuần túy.
Bên cạnh đó, khi Toyota Prius 2023 là một trong những chiếc xe đẹp nhất được bán hiện nay, điều đó khiến giải pháp thực dụng trở nên dễ dàng lựa chọn hơn nhiều.
