LỘ TRÌNH KỸ THUẬT TẠI VIỆT NAM
Giới thiệu về lộ trình kỹ thuật
Lộ trình kỹ thuật là một phương pháp lập kế hoạch linh hoạt, kết hợp các mục tiêu ngắn hạn và dài hạn với công nghệ cụ thể, nhằm hỗ trợ chiến lược dài hạn cho sản phẩm hoặc quy trình mới Kỹ thuật này bao gồm việc dự báo và trinh sát công nghệ để xác định các công nghệ phù hợp, giúp quản lý sự đổi mới hiệu quả Các lộ trình kỹ thuật không chỉ giúp doanh nghiệp tồn tại trong môi trường biến động mà còn cho phép lập kế hoạch tổng thể, bao gồm cả các mục tiêu phi tài chính và hướng tới phát triển bền vững Bằng cách kết hợp với các phương pháp tầm nhìn xa khác, lộ trình kỹ thuật tạo điều kiện cho sự thay đổi mang tính hệ thống trong doanh nghiệp.
Có nhiều công nghệ thay thế cho phép các nhà sản xuất cung cấp phương tiện bền vững với lượng khí thải carbon thấp Chương này sẽ tổng hợp các lựa chọn thay thế chính, đánh giá khả năng chấp nhận của nhà sản xuất và người tiêu dùng, cũng như tầm nhìn dài hạn về sự phát triển của ngành công nghiệp.
Các công nghệ được coi là cung cấp các phương tiện bền vững với lượng khí thải thấp bao gồm:
- Động cơ đốt trong – gồm giảm kích thước và công nghệ đốt cháy mới
- Bánh đà lưu trữ năng lượng
Nhiên liệu thay thế và công nghệ xe tiên tiến:
Thực trạng tại Việt Nam
1.Vấn đề ô nhiễm môi trường:
(CAO) Bộ Công an vừa có kiến nghị thực hiện lộ trình áp dụng tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải của phương tiện
Bộ Công an đã có văn bản trao đổi với Bộ Tài nguyên và Môi trường về việc triển khai lộ trình áp dụng tiêu chuẩn và quy chuẩn kỹ thuật quốc gia liên quan đến khí thải của phương tiện giao thông cơ giới đường bộ tại Việt Nam.
Khói bụi từ xe máy - ô tô là cảnh dễ gặp ở nhiều nơi trên đường phố.
Bộ Công an đã chỉ ra rằng, với hơn 50 triệu ô tô và mô tô hiện nay, có năm nguyên nhân chính dẫn đến việc gia tăng khí thải từ các phương tiện giao thông, gây ô nhiễm không khí, đặc biệt là tại các đô thị.
1 Số lượng phương tiện cá nhân, nhất là mô tô (chạy động cơ xăng tăng nhanh) và không kiểm soát về khí thải khi hoạt động.
2 Các ô tô, nhất là ô tô cá nhân tăng, nhưng phần lớn tiêu chuẩn về khí thải chỉ đạt mức tối thiểu để giảm giá bán; công cụ kiểm soát khí thải từ giá xăng, dầu chưa hiệu quả, kiểm soát khí thải từ đăng kiểm chỉ có chỉ số đạt hay không đạt, dẫn đến thiếu kích thích chủ xe nâng cao chất lượng phương tiện của mình.
3 Hiện nay, vẫn áp chung chính sách thuế, phí liên quan đến phương tiện, không có chính sách ưu tiên phương tiện giảm ô nhiễm không khí, phương tiện thân thiện với môi trường (xe điện, tiết kiệm nhiên liệu) để kích thích sản xuất, nhập khẩu, tiêu thụ xe.
4 Việc hạn chế phương tiện cá nhân một số địa phương đã đưa ra phương án, nhưng tính thực thi rất khó, phụ thuộc nhiều vào sự phát triển phương tiện công cộng, việc quy hoạch và phát triển đô thị.
5 Với tốc độ phát triển kinh tế được đề ra trong giai đoạn 2021 - 2025, theo kinh nghiệm quốc tế khi thu nhập đầu người trên 3.000 USD sẽ bùng nổ phương tiện ô tô cá nhân và xu hướng chuyển từ mô tô sang ô tô sẽ nhanh chóng, gây áp lực lớn đến hệ thống hạ tầng và ảnh hưởng đến môi trường không khí.
Để bảo vệ môi trường và giảm ùn tắc giao thông, cần xây dựng lộ trình rõ ràng nhằm hạn chế phương tiện giao thông cá nhân, đặc biệt là xe máy, đồng thời tiến tới cấm xe máy quá niên hạn sử dụng hoặc không đảm bảo an toàn kỹ thuật Việc này không chỉ góp phần hướng tới đô thị văn minh, hiện đại mà còn tăng cường vận tải hành khách công cộng, kết hợp với kiểm soát việc sử dụng phương tiện cá nhân.
2 Doanh nghiệp và các nhà đầu tư tại thị trường Việt Nam:
Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đã hình thành và phát triển trong 20 năm qua, chậm hơn khoảng 30 năm so với các nước châu Á Dù vậy, tỷ lệ nội địa hóa trong lĩnh vực này đang có nhiều tín hiệu tích cực.
Sản lượng xe hơi sản xuất tại Việt Nam đã tăng nhanh trong hai năm qua, theo Bộ Công Thương Đặc biệt, vào năm 2020, thị trường nội địa dự kiến sẽ vượt qua Philippines về cả số lượng sản xuất và doanh số bán hàng, củng cố vị thế của Việt Nam trong ngành công nghiệp ô tô Đông Nam Á.
Bộ Công Thương cho biết, Việt Nam hiện có hơn 40 doanh nghiệp trong lĩnh vực lắp ráp và sản xuất ô tô Theo Cục Đăng kiểm Việt Nam, sản lượng xe hơi sản xuất và lắp ráp trong nước đã tăng từ 287.586 xe vào năm 2018 lên 323.892 xe vào năm 2020.
Nhiều doanh nghiệp Việt Nam đã tích cực tham gia vào chuỗi sản xuất ô tô, đạt tổng công suất lắp ráp 755.000 xe mỗi năm, trong đó 35% đến từ khu vực có vốn đầu tư nước ngoài và 65% từ doanh nghiệp trong nước.
Mục tiêu của "Quy hoạch phát triển ngành công nghiệp sản xuất ô tô tại Việt Nam năm 2020, tầm nhìn đến 2030" là thúc đẩy sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước thông qua sản xuất xe hơi Để đạt được điều này, cần có các chính sách phát triển nhất quán, ổn định và dài hạn nhằm đáp ứng nhu cầu thị trường nội địa một cách tối đa.
Hiện nay, doanh nghiệp Việt Nam đang tích cực phát triển sản xuất phụ tùng và linh kiện ô tô, giảm sự phụ thuộc vào hàng nhập khẩu Đây là tín hiệu tích cực cho sự tăng trưởng vững chắc của ngành sản xuất xe hơi trong nước Ngành ô tô nội địa dự kiến sẽ phát triển dựa trên ba xu hướng chính trong tương lai.
- Việt Nam là một mảnh đất màu mỡ mà các nhà đầu tư trong nước lẫn nước ngoài có thể khai thác và sản xuất
VinFast đã nhanh chóng nắm bắt xu hướng toàn cầu bằng cách xây dựng nhà máy đạt tiêu chuẩn quốc tế, nhằm tự chủ trong sản xuất và phát triển công nghệ ô tô Điều này không chỉ thể hiện khả năng thích ứng linh hoạt của hãng xe ô tô đầu tiên tại Việt Nam, mà còn khẳng định vị thế của họ trong ngành công nghiệp ô tô, góp phần vào tương lai tự chủ của ngành công nghiệp xe hơi nội địa.
Để thúc đẩy cuộc sống xanh bền vững, Việt Nam khuyến khích phát triển phương tiện điện hóa nhằm hạn chế phát thải và tiết kiệm tài nguyên Thị trường xe ô tô điện tại Việt Nam dự kiến sẽ mở rộng và phát triển nhanh chóng trong tương lai, hướng tới việc hòa nhập với ngành công nghiệp xanh toàn cầu.
Tầm nhìn và sứ mệnh
H2 là nguyên tố hóa học có nguyên tử lượng 1, không màu, không mùi, không vị và có tỷ trọng 14 lần tỷ trọng không khí Đây là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ, chiếm khoảng 75% tổng khối lượng vũ trụ và hơn 90% vật chất trên Trái Đất Trên hành tinh này, H2 kết hợp với oxy trong nước và với carbon cùng các nguyên tố khác trong nhiều hợp chất hữu cơ, tạo nên cơ thể của mọi loài động, thực vật.
H2 là một dạng năng lượng hóa học sạch, sản phẩm duy nhất của quá trình này là nước tinh khiết, không gây ô nhiễm môi trường và không phát thải CO2, góp phần vào an ninh năng lượng và có thể sản xuất từ nhiều nguồn tái tạo như gió, mặt trời và sinh khối Với cấu trúc phân tử không chứa các nguyên tố gây hại như carbon, lưu huỳnh hay nitơ, H2 được coi là nhiên liệu lý tưởng, hiện đang được sử dụng trong các phương tiện giao thông và có thể thay thế khí thiên nhiên cho các nhu cầu sinh hoạt hàng ngày Ngoài ra, H2 còn là nguồn năng lượng cho hệ thống pin nhiên liệu, mang lại hiệu suất cao hơn so với động cơ đốt trong và hứa hẹn sẽ đóng vai trò chủ đạo trong nền kinh tế không phát thải khí nhà kính trong tương lai H2 có thể được sản xuất, lưu trữ và vận chuyển qua hạ tầng khí thiên nhiên, phục vụ cho nhiều nhu cầu khác nhau trong đời sống.
H2 có tỷ trọng thấp và khả năng khuếch tán nhanh, giúp nó bay hơi gần như hoàn toàn vào khí quyển mà không gây hại cho môi trường, đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng.
Xe hydro là phương tiện sử dụng nhiên liệu hydro cho động cơ, bao gồm cả ô tô và tên lửa không gian Những phương tiện này hoạt động bằng cách chuyển đổi năng lượng hóa học của hydro thành năng lượng cơ học, thông qua việc đốt cháy hydro trong động cơ đốt trong hoặc phản ứng hydro với oxy trong pin nhiên liệu để cung cấp năng lượng cho động cơ điện Cấu tạo của pin nhiên liệu hydro là yếu tố quan trọng trong việc tạo ra năng lượng sạch và hiệu quả cho xe hydro.
Pin nhiên liệu sử dụng màng nhựa dẫn proton (PEM) làm lõi, với cả hai mặt được phủ một lớp chất xúc tác bạch kim và điện cực bằng giấy than chì, tạo thành tấm lưỡng cực.
Cấu tạo của pin nhiều liệu hydro
Năng lượng điện được tạo ra trong pin nhiên liệu thông qua khí hydro, sau đó được lưu trữ trong ắc quy hoặc cung cấp cho động cơ điện Các tấm lưỡng cực được phay với các kênh dẫn khí nhỏ, cho phép khí hydro được đưa vào từ một mặt, trong khi mặt còn lại tiếp nhận không khí hoặc oxy.
Pin nhiên liệu hoạt động theo cơ chế hóa học ngược lại với quá trình điện phân Trong điện phân, nước được phân tách thành khí hydro và oxy nhờ năng lượng điện Ngược lại, pin nhiên liệu sử dụng hai khí này để tái tạo nước và sinh ra dòng điện cho mạch ngoài.
Nhiên liệu (khí H2) được dẫn liên tục vào điện cực anode; còn chất oxy hóa, thông thường là oxy, được đưa vào cathode.
H2 đi qua màng xúc tác dưới tác dụng của áp suất Khi một phân tử H2 đến tiếp xúc Pt, sẽ bị phân tách thành 2H + và 2e -
Các proton H+ di chuyển qua màng điện giải đến cathode, trong khi các điện tử được giải phóng từ anode đi qua mạch bên ngoài đến cathode Tại đây, các điện tử kết hợp với khí oxy và ion H+ để tạo ra nước, đồng thời sinh ra dòng điện trong mạch ngoài Phản ứng xảy ra tại cathode được mô tả như sau: 1/2 O2 + 2e- + 2H+ → H2O.
Phản ứng tổng quát trong pin nhiên liệu: H2 + 1 2 O2 → H2 O
Nguyên lý hoạt động của pin nhiên liệu Hydrogen d.Các bộ phân của xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro:
Bình chứa khí hydro áp suất cao có dung tích khoảng 170 lít và được trang bị một cửa nạp lắp ở phía sau xe, cho phép dễ dàng tiếp nhiên liệu.
Xe có khả năng di chuyển xa khoảng 460 km nhờ vào áp suất 350 bar Ắc quy 12V cung cấp điện cho các phụ kiện và hệ thống điện của xe, trong khi ắc quy điện áp cao 290V được lắp đặt dưới sàn xe.
Cụm pin nhiên liệu có công suất khoảng 100KW được lắp đặt trên sàn xe, bao gồm một động cơ ba pha đồng bộ kích hoạt vĩnh cửu và bộ đảo điện.
Bộ đảo điện có chức năng chuyển đổi điện áp một chiều từ pin nhiên liệu thành điện áp xoay chiều cần thiết cho động cơ truyền động, đồng thời cung cấp năng lượng cho ắc quy điện áp cao.
Các bộ phận của xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro e.Ưu – Nhược điểm của xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro: Ưu điểm:
- Không gây ô nhiễm, vì chúng chỉ thải nước H2O ra môi trường.
- Phạm vi hoạt động lớn, khoảng 500km.
- Hiệu suất cao dễ sử dụng.
- Không cần bộ truyền lực phức tạp vì sử dụng động cơ điện.
- Bơm nhiên liệu khí hydro nhanh, chỉ cần từ 3-5 phút.
- Loại năng lượng được sử dụng để cung cấp khí hydro (dầu mỏ, uranium).
- Lưu trữ nhiên liệu hydro rất khó khăn (áp suất cao hoặc nhiệt độ thấp).
- Cơ sở hạ tầng phân phối nhiên liệu hạn chế.
2 Công nghệ pin nhiên liệu ở Việt Nam:
Hiện tại, lĩnh vực công nghệ pin nhiên liệu tại Việt Nam chưa nhận được sự hỗ trợ phát triển tổng thể Gần đây, nhằm khuyến khích sản xuất và lắp ráp các loại xe thân thiện với môi trường như xe ô tô điện, xe ô tô sử dụng pin nhiên liệu và xe ô tô hybrid, Chính phủ đã bổ sung các loại xe này vào chương trình ưu đãi thuế theo nghị định số 57/2020/NĐ-CP.
Công nghệ pin nhiên liệu tại Việt Nam hiện chủ yếu tập trung vào các nghiên cứu tại các viện và trường đại học Một số nghiên cứu tiêu biểu bao gồm phát triển pin nhiên liệu màng trao đổi proton (PEMFC) sử dụng nhiên liệu hydro tại Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, cùng với công trình của PGS.TS Hồ Thị Thanh Vân và nhóm sinh viên Trường Đại học Bách khoa (Đại học Quốc gia TP.HCM), nhằm giảm thiểu lượng kim loại quý trong pin nhiên liệu.
Pin nhiên liệu chưa được phổ biến ở Việt Nam do chi phí cao và thiếu cơ sở hạ tầng hỗ trợ Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đánh giá đây là nguồn năng lượng tái tạo vô tận, có tiềm năng thay thế nhiên liệu hóa thạch, không gây ô nhiễm môi trường và hứa hẹn là nguồn năng lượng của tương lai.
Lộ trình chuyển đổi sang công nghệ hydrogen
Lộ trình chuyển đổi sang công nghệ hydrogen được chia làm bốn giai đoạn, dự tính như sau:
Tiến hành nghiên cứu R&D để hạ giá thành hydro từ quá trình sản xuất Hiện nay có 3 công nghệ điện phân phổ biến gồm:
Công nghệ điện phân truyền thống sử dụng nước hoặc dung dịch kiềm làm chất điện phân Quá trình này bao gồm hai điện cực: điện cực âm và điện cực dương, được phân tách bởi màng ngăn ion nhằm ngăn chặn sự hòa lẫn của hai khí được sinh ra.
Công nghệ điện phân nước ở nhiệt độ cao từ 800 đến 1.000 độ C mang lại hiệu suất cao hơn cho quá trình điện phân Nguồn nhiệt năng chủ yếu được cung cấp từ năng lượng mặt trời hoặc từ nhiệt thừa của các quá trình năng lượng công nghiệp khác.
Công nghệ điện phân nước sử dụng điện năng từ các nguồn năng lượng tái tạo như điện mặt trời, điện gió và thủy điện tích hợp đang trở thành xu hướng phát triển tại thị trường Việt Nam Hệ thống này được đánh giá là sạch và bền vững, góp phần vào việc bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế bền vững.
Việt Nam, với vị trí địa lý trong vùng khí hậu nhiệt đới, nóng ẩm và mưa nhiều, sở hữu nguồn tài nguyên thủy năng phong phú Địa hình trải dài từ Bắc vào Nam với bờ biển hơn 3400 km và sự thay đổi độ cao từ hơn 3100 m đến mực nước biển đã tạo ra tiềm năng lớn cho thủy điện nhờ vào chênh lệch độ cao Hiện nay, Việt Nam có nhiều nhà máy thủy điện hoạt động, góp phần vào việc phát triển nguồn năng lượng tái tạo.
- Nhà máy thủy điện Sơn La (sản lượng điện trung bình hàng năm 10 tỷ kWh)
- Nhà máy thủy điện Hòa Bình (sản lượng điện hàng năm là 8,16 tỷ kWh)
- Nhà máy thủy điện Lai Châu (sản lượng điện hằng năm là 4670,8 triệu kWh)…
Việt Nam sở hữu tiềm năng to lớn về năng lượng tái tạo, đặc biệt là năng lượng mặt trời và gió, nhờ vào vị trí gần xích đạo cùng với nhiều khu vực khô nóng và gió ổn định, như các tỉnh nam Trung Bộ Các nhà máy điện gió đang phát triển mạnh mẽ, tận dụng lợi thế này để cung cấp nguồn năng lượng sạch và bền vững cho đất nước.
- Nhà máy điện gió Trà Vinh (sản lượng hằng năm 163 triệu kWh)
- Nhà máy điện gió Phú Lạc (sản lượng hằng năm 59 triệu kWh)
- Nhà máy điện gió Hiệp Thạnh (sản lượng hằng năm 300 triệu kWh)
Việt Nam sở hữu nhiều nhà máy nhiệt điện và thủy điện, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển sản xuất hydro Đồng thời, lĩnh vực giao thông vận tải cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình này Trong giai đoạn hiện nay, sự can thiệp và hỗ trợ của nhà nước là yếu tố quyết định cho sự thành công của ngành công nghiệp hydro.
Khí Hydro sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng ổn định và bền vững cho Việt Nam, với chiến lược phát triển xanh là nền tảng trong Quy hoạch điện VIII Điều này sẽ thúc đẩy nhanh chóng chuỗi giá trị công nghiệp, đồng thời đảm bảo sự ổn định và bền vững cho nền kinh tế vĩ mô Nhiều cơ hội việc làm mới sẽ được tạo ra, góp phần vào thành công của các chiến lược quốc gia về phát triển kinh tế và xã hội trong 10 năm tới.
2 Giai đoạn II (từ 2025 đến 2035): Ở giai đoạn này, ta tiến hành thương mại hóa và từng bước xâm nhập vào thị trường xe không khí thải (ZEV) và trạm cung cấp điện bằng pin nhiên liệu, trong pha này vai trò của các ngành công nghiệp là rất quan trọng
Xe ô tô điện đang ngày càng khẳng định vị thế trong ngành công nghiệp ô tô với sự tăng trưởng ấn tượng trong những năm gần đây Sự tham gia của các “gã khổng lồ” công nghệ vào thị trường đã làm cho xu hướng ô tô điện trở nên hấp dẫn và đầy triển vọng hơn bao giờ hết.
Năm 2020 chứng kiến sự bùng nổ của ngành công nghiệp ô tô điện, với doanh số toàn cầu tăng 39% so với năm trước, đạt 3.2 triệu chiếc, chiếm 5% tổng số xe mới bán ra Trong khi doanh số ô tô du lịch toàn cầu giảm 14% do tác động của đại dịch Covid-19, con số này thật sự ấn tượng, phản ánh xu hướng chuyển dịch mạnh mẽ sang phương tiện thân thiện với môi trường.
Doanh số bán xe ô tô điện trên thế giới tăng mạnh từ 2010 – 2020
Theo dự báo của BloombergNEF, xu hướng ô tô điện sẽ bùng nổ trong thời gian tới, với doanh số dự kiến năm 2021 tăng 66%, vượt mốc 5 triệu xe, chiếm 7% tổng số xe mới bán ra toàn cầu Dự kiến, con số này sẽ tiếp tục tăng, đạt 30 triệu xe vào năm 2028, và tỷ trọng xe điện sẽ đạt 48% tổng số xe ô tô thương mại vào năm 2030.
Doanh số ô tô điện đang tăng trưởng mạnh mẽ, điều này được kỳ vọng sẽ thúc đẩy sự phổ biến của các dòng xe điện và xe lai điện, nhằm đạt được mục tiêu 100% xe không phát thải vào năm 2050.
Dự báo về tỷ trọng xe không phát thải toàn cầu giai đoạn 2020 –2050
Trong bối cảnh thế giới ngày càng chuyển hướng sang sử dụng ô tô điện, Việt Nam cũng không đứng ngoài xu hướng này với sự tiên phong của VinFast Vào tháng 1/2021, VinFast đã ra mắt mẫu xe ô tô điện đầu tiên mang tên VF e34, đánh dấu sự kiện lịch sử cho thị trường ô tô điện trong nước VF e34 không chỉ là sản phẩm đầu tiên của thương hiệu Việt mà còn mở ra một kỷ nguyên mới cho ngành công nghiệp ô tô điện tại Việt Nam.
VinFast VF e34 là một mẫu xe điện đô thị cỡ nhỏ, lý tưởng cho người dùng trẻ và các gia đình nhỏ Với thiết kế hiện đại và nhiều tính năng thông minh tiện lợi, chiếc xe này nổi bật với các hỗ trợ lái tiên tiến, quản lý xe thông minh, và khả năng cảnh báo cũng như tự động sửa lỗi từ xa Đặc biệt, hệ thống điều khiển bằng giọng nói không phân biệt vùng miền và khả năng tự học, ghi nhớ sở thích giải trí của người dùng, mang đến trải nghiệm lái xe thú vị và tiện ích.
VinFast VF e34 là mẫu xe ô tô điện đầu từ mang thương hiệu Việt
Công nghệ hydrogen đang mở ra tiềm năng lớn cho các doanh nghiệp trong và ngoài nước đầu tư vào Việt Nam, nơi có điều kiện thuận lợi để sản xuất H2 từ thủy điện và gió điện Xu hướng chuyển đổi sang ô tô điện của người dân Việt Nam, cùng với vấn đề ô nhiễm môi trường do khí thải, cho thấy sự cần thiết phải phát triển phương tiện xanh Việt Nam đã tích cực tham gia các hiệp ước quốc tế về bảo vệ môi trường, và với dân số gần 100 triệu người, thị trường xe điện còn rất hạn chế, tạo cơ hội lớn cho các loại phương tiện thân thiện với môi trường Chiến lược phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2035 đã khẳng định việc khuyến khích sản xuất xe thân thiện với môi trường và phát triển hạ tầng giao thông đồng bộ.
Tính thực tế của lộ trình
Nhu cầu ngày càng tăng về ô tô điện đã thúc đẩy các nhà sản xuất cải tiến công nghệ, khuyến khích đổi mới và tăng trưởng kinh tế Các kỹ sư ô tô và năng lượng đang nỗ lực phát triển công nghệ để ô tô điện thực sự mang lại tác động tích cực Tuy nhiên, thách thức như việc xử lý pin ô tô điện cũ vẫn là vấn đề cần giải quyết, bởi pin không chỉ có tuổi thọ hạn chế mà còn độc hại nếu không được xử lý đúng cách Do đó, các nhà khoa học và kỹ sư đang tìm kiếm các giải pháp hiệu quả cho vấn đề này, từ tái chế pin đến phát triển công nghệ pin mới, nhằm đảm bảo rằng ô tô điện không chỉ tiết kiệm mà còn thân thiện với môi trường.
Tạo ra tăng trưởng kinh tế
Cải tiến công nghệ ô tô điện không chỉ thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế mà còn ảnh hưởng đến nguồn năng lượng sử dụng Điện năng cho ô tô điện và hộ gia đình thường được sản xuất từ dầu mỏ hoặc than đá, nhưng cũng có thể được tạo ra từ các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, gió, thủy điện, hạt nhân và nhiên liệu sinh học.
Nhu cầu về nguồn năng lượng ổn định cho ô tô điện đang thúc đẩy sự phát triển của năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và gió Trong khi giá dầu thường xuyên biến động, giá năng lượng mặt trời và các nguồn năng lượng tái tạo khác lại giữ ổn định Điều này đảm bảo rằng sẽ không bao giờ thiếu hụt năng lượng mặt trời, khác với tình trạng thiếu dầu hiện nay Do đó, các trạm sạc xe điện có khả năng mua điện từ các nguồn năng lượng tái tạo đáng tin cậy, như đã được chứng minh bởi nhiều mạng lưới sạc EV, bao gồm cả Tesla Supercharger Network.
Việc sử dụng xe điện để giảm phát thải nhiên liệu hóa thạch không chỉ góp phần bảo vệ môi trường mà còn ngăn ngừa thiệt hại kinh tế do biến đổi khí hậu Biến đổi khí hậu, với những hiện tượng như nhiệt độ tăng, hạn hán và bão, gây ra nhiều thiệt hại nghiêm trọng cho nền kinh tế toàn cầu Xe điện không chỉ thúc đẩy tăng trưởng kinh tế mà còn giúp giảm thiểu tác động tiêu cực của khí hậu khắc nghiệt đối với nền kinh tế.
Hydro được sản xuất từ các quá trình tổng hợp trong công nghiệp và cũng tồn tại tự nhiên dưới lòng đất ở một số khu vực trên thế giới Việc tìm kiếm, thăm dò và khai thác nguồn Hydro tự nhiên đang thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học và doanh nghiệp Tại Việt Nam, nhiều khu vực như vùng có hoạt động núi lửa, các bể trầm tích liên quan đến than, và các thành tạo móng granite có khả năng chứa Hydro tự nhiên.
Mức thu nhập trung bình thấp
GDP bình quân đầu người ở Việt Nam năm 2020 ước đạt khoảng 2.750 USD, mức này vẫn chưa đủ để người tiêu dùng có khả năng sở hữu ô tô cá nhân, đặc biệt là xe điện có giá cao hơn so với xe sử dụng động cơ đốt trong Vì vậy, việc tiêu thụ xe điện rộng rãi tại Việt Nam trong thời gian tới vẫn chưa khả thi.
Chính sách ưu đãi đối với ô tô điện
Chính sách khuyến khích phát triển xe điện tại Việt Nam hiện nay còn hạn chế, với ưu đãi chủ yếu là thuế suất thuế tiêu thụ đặc biệt thấp hơn so với xe chạy xăng/dầu thông thường Điều này được quy định trong Luật số 106/2016/QH13 ngày 06 tháng 4 năm 2016, sửa đổi, bổ sung một số điều của Luật thuế giá trị gia tăng, Luật thuế tiêu thụ đặc biệt và Luật quản lý thuế.
Cơ cấu nguồn điện ảnh hưởng lớn đến môi trường trong quá trình sử dụng xe điện, khi mà phần lớn điện năng ở nhiều quốc gia được sản xuất từ các nguồn không thân thiện với môi trường Ở các nước đang phát triển, thủy điện và nhiệt điện chiếm ưu thế trong sản xuất điện, nhưng đây lại là hai nguồn năng lượng kém sạch Do đó, để triển khai xe điện quy mô lớn, cần phải ưu tiên sản xuất năng lượng sạch và xây dựng hạ tầng phù hợp.
Xe điện có tác động tiêu cực đến môi trường từ quá trình sản xuất, đặc biệt do bộ pin nặng buộc các nhà sản xuất phải sử dụng nhiều vật liệu nhẹ như nhôm và polymer gia cố bằng sợi carbon, điều này tiêu tốn nhiều năng lượng trong sản xuất và xử lý Hơn nữa, các vật liệu trong pin lithium-ion gây hại cho môi trường, trong khi việc tái chế chúng vẫn rất hiếm, ngay cả ở các quốc gia phát triển.
Với lộ trình kỹ thuật thực tiễn, công nghệ pin nhiên liệu hydrogen đóng vai trò quan trọng trong tương lai năng lượng sạch, an toàn và giá cả phải chăng Hydro có khả năng giải quyết các thách thức năng lượng lớn và cung cấp giải pháp thử cacbon trong nhiều lĩnh vực, bao gồm hóa chất, sắt thép, và đặc biệt là ngành công nghệ ô tô tại thị trường Việt Nam.
Sự đa dạng của hydro cho phép sản xuất, lưu trữ, di chuyển và sử dụng năng lượng theo nhiều phương thức khác nhau, đồng thời tạo điều kiện cho năng lượng tái tạo đóng góp lớn hơn vào hệ thống năng lượng toàn cầu.
Mặc dù ngành công nghiệp xe hơi vẫn đối mặt với một số trở ngại, nhưng không nhất thiết phải giải quyết chúng một mình Hydrogen có thể được ứng dụng làm nhiên liệu tổng hợp cho nhiều lĩnh vực như tàu hỏa, máy bay, cũng như trong ngành hóa chất và sắt thép Điều này tạo ra động lực cho sự hợp tác liên ngành nhằm thúc đẩy sáng tạo và đầu tư.
Các ngành công nghiệp này có khả năng thiết lập hydro như một nguồn năng lượng xanh thay thế, đồng thời thúc đẩy sự phát triển công nghệ pin nhiên liệu hydro đến mức đủ để sản xuất hàng loạt trên thị trường.
KỸ THUẬT CẢI TIẾN KHÍ XẢ TRÊN PHƯƠNG TIỆN
Giới thiệu hệ thống khí xả
1 Hệ thống khí xả là gì:
Hệ thống khí xả đóng vai trò quan trọng trong việc dẫn và xử lý khí thải, góp phần bảo vệ môi trường và giảm tiếng ồn, đồng thời giúp động cơ hoạt động hiệu quả hơn.
Hệ thống thoát khí thải trên xe ô tô bao gồm các ống dẫn hình tròn, được kết nối với nhau và kéo dài từ động cơ đến đuôi xe Hệ thống này tạo ra đường dẫn cho khí thải động cơ thoát ra theo hướng nhất định, đồng thời kiểm soát áp suất thải của động cơ Thiết kế của hệ thống có thể là dạng đơn ống hoặc nhiều ống dẫn, tùy thuộc vào từng loại xe.
2 Cấu tạo hệ thống khí xả:
Trong quá trình xả của xilanh, khí xả được thải ra qua cửa xả và được thu gom tại bộ gom khí xả Tiếp theo, khí này đi qua bộ xử lý khí xả để giảm thiểu lượng khí độc hại Cuối cùng, khí xả được đưa qua bộ giảm âm để hạn chế tiếng ồn phát sinh.
Các cảm biến được sử dụng để đo lưu lượng và thành phần khí xả, sau đó truyền thông tin đến bộ ECU Điều này giúp điều chỉnh lượng khí nạp và góc đánh lửa sớm, đảm bảo động cơ sản sinh công suất phù hợp với nhu cầu hoạt động của xe.
Cổ góp là bộ phận quan trọng trong hệ thống dẫn khí thải của động cơ, giúp gom và dẫn khí thải từ nhiều xi lanh về một ống duy nhất Bộ phận này có thể bao gồm các ống dẫn riêng biệt hoặc ống thông nhau để đảm bảo áp suất đồng đều trên các đường ống khác nhau.
Trên các phương tiện giao thông phổ thông, cổ góp thường được làm từ gang đúc, nhôm đúc hoặc thép ống không gỉ Những vật liệu này không chỉ có hình thức kém hấp dẫn mà còn có hiệu suất thải không cao, do bề mặt bên trong không được láng mịn, dẫn đến việc thất thoát động năng của khí thải và khối lượng tương đối nặng.
Turbocharger là bộ phận quan trọng trong xe sử dụng tăng áp, hoạt động bằng cách sử dụng động năng của khí xả để quay cánh quạt, từ đó tăng áp suất khí sạch vào động cơ Tùy thuộc vào thiết kế động cơ, bộ phận này có thể có hoặc không Sau khi khí thải đi qua turbocharger, động năng giảm đi, giúp giảm tải cho bộ giảm âm.
Bộ xử lý khí thải (Catalytic converter) là một thành phần thiết yếu trên các xe đời mới, chứa các chất xúc tác giúp chuyển hóa các thành phần độc hại trong khí thải như NOX, CO, PM, HC thành những chất an toàn hơn cho môi trường như nước và CO2.
Với sự gia tăng công suất động cơ, áp suất khí thải cũng tăng cao, dẫn đến việc trang bị bộ giảm âm trở thành yêu cầu bắt buộc do tiếng ồn từ khí thải lớn Hầu hết các quốc gia đã ban hành quy định về tiếng ồn, làm cho việc này càng trở nên cần thiết Bộ phận giảm âm có cấu trúc đơn giản, hoạt động theo nguyên tắc rằng khí thải có vận tốc thấp sẽ phát ra ít tiếng ồn hơn Do đó, thiết kế thường bao gồm các ngăn zig zag, giúp khí thải phải di chuyển quãng đường dài hơn, tiêu tốn năng lượng và giảm thiểu âm thanh khi thoát ra khỏi hệ thống xả.
Kỹ thuật cải tiến khí xả
Để giải quyết vấn đề ô nhiễm không khí, các thành phố, bang và quốc gia đã ban hành luật về khí thải sạch đối với ô tô, giới hạn lượng khí thải ô nhiễm Để tuân thủ các quy định này, các nhà sản xuất ô tô cần cải tiến động cơ và hệ thống nhiên liệu của xe.
Họ đã phát triển bộ trung hòa khí thải (catalytic convert), thiết bị này có khả năng xử lý khí thải để loại bỏ hầu hết các chất độc hại trước khi thải ra môi trường.
Vị trí đặt Bộ trung hòa khí thải trên ô tô
1 Các chất khí được thải ra từ ổng xả động cơ:
Sản phẩm khí thải từ động cơ được phân loại thành hai nhóm: nhóm khí gây hại cho môi trường và nhóm khí không gây hại.
Các loại khí không gây hại cho môi trường bao gồm:
Khí N2 – trong không khí Ni tơ chiếm tới 78%, phần lớn lượng khí Ni tơ thoát thẳng ra động cơ xe.
Khí CO2 – Đây là sản phẩm tạo ra bởi quá trình cháy.
Hơi nước: Cũng là một sản phẩm từ quá trình cháy.
Các loại khí có hại:
Khí CO (Cacbon monoxit): Loại khí rất độc, không màu, không mùi vị, khi hít thở vào nhiều sẽ gây ảnh hưởng đến hệ thần kinh của con người.
Hydrocarbon hay hỗn hợp các chất hữu cơ bay hơi (VOC, HC) Sinh ra chủ yếu từ nhiên liệu chưa cháy hết.
Oxit nito (NOX): Loại chất gây ra sương mù và mưa acid, thậm chí còn gây ra ảnh hưởng xấu tới não.
2 Cấu tạo của Bộ trung hòa khí xả:
Bộ trung hòa khí xả kiểu xúc tác 3 đường được lắp đặt giữa ống thải động cơ và bộ giảm âm, gần với ống thải để tối ưu hóa nhiệt độ cho các phản ứng hóa học (200 – 300 độ C) Chất liệu chế tạo là thép không gỉ, với hình dạng tròn hoặc ô van, và được trang bị mặt bích ở hai đầu để kết nối với các ống trung gian trong hệ thống thải Cấu trúc bên trong bao gồm lõi và các lớp phủ chất xúc tác.
Bộ phận quan trọng nhất của bộ trung hòa khí xả 3 tác dụng chính là lõi của nó, hiện có ba dạng lõi khác nhau: lõi dạng viên gốm, lõi gốm nguyên khối và lõi bằng kim loại.
Lõi dạng viên gốm được cấu tạo từ các lớp viên gốm hình cầu, làm từ vật liệu gốm chịu nhiệt cao (cordierite 2MgO.2Al2.5SiO2) Vật liệu này có hệ số hấp thụ nhiệt thấp và nhiệt độ nóng chảy cao, khoảng 1.400 độ C, với các viên gốm có đường kính khoảng
Bề mặt ngoài của các viên gốm có độ dày 2 - 3mm được phủ bằng ôxít nhôm, mang lại khả năng chống mòn và ma sát tốt sau khi trải qua quá trình nhiệt luyện ở nhiệt độ khoảng 1.000 độ C Lớp phủ này được gọi là lớp nền, và sau khi hoàn tất, các vật liệu quý như Platin (Pt), Paladi (Pd) và Rođi (Rh) sẽ được thấm trực tiếp vào bề mặt của viên gốm.
Cấu trúc tổ ong để tăng diện tích tiếp xúc khí thải
Lõi gốm nguyên khối có cấu trúc tổ ong với nhiều rãnh nhỏ li ti xếp song song, được làm từ vật liệu chịu nhiệt cordierit Các rãnh này có tiết diện hình tam giác hoặc hình vuông và được phủ lớp ôxit nhôm (Al2O3) dày khoảng 0,02 mm Để tăng cường hiệu suất, lõi gốm còn được thấm kim loại quý như bạch kim (Pt), paladi (Pd) và rodi (Rh).
Dạng gốm nguyên khối, tiết diện ngang hình vuông
Lõi kim loại được cấu tạo từ các lá thép phẳng và thép dập lượn sóng có độ dày từ 0,04 - 0,05mm, được xếp thành lớp và cuộn tròn thành hình chữ S hoặc hình tròn Loại lõi kim loại phổ biến nhất chia thành hai phần riêng biệt, với một khoảng trống nhỏ ở giữa.
3 Cơ chế hoạt động của bộ trung hòa khí thải:
Hầu hết các loại xe hiện nay đều được trang bị bộ trung hòa khí thải với ba lớp, giúp giảm thiểu đáng kể các khí độc hại như CO, HC và NOX.
Bộ lọc khí thải sử dụng hai lớp xúc tác khác nhau: một lớp giảm lượng khí thải và một lớp oxi hóa chúng Cả hai lớp được chế tạo từ ceramic và được bao bọc bởi kim loại Mục tiêu là tối ưu hóa bề mặt tiếp xúc giữa lớp xúc tác và dòng khí thải, đồng thời giảm thiểu lượng chất xúc tác cần thiết do chi phí cao.
Lớp làm giảm khí thải: Đây là bước hoạt động đầu tiên của bộ trung hòa khí thải.
Sử dụng Platinum và rhodium để giảm khí thải NOX hiệu quả Khi NO và NO2 tiếp xúc với chất xúc tác, chúng sẽ bị phá hủy thành các nguyên tử, sau đó chuyển hóa thành N2 và O2.
Lớp hóa khí thải là bước thứ hai trong quá trình trung hòa khí thải, trong đó các khí hydrocarbon không cháy và khí CO được đốt cháy nhờ vào các chất xúc tác như platinum và palladium Quá trình này diễn ra khi CO và các hydrocarbon phản ứng với lượng O2 dư thừa có trong khí thải.
Lớp thứ 3 là hệ thống kiểm soát khí thải, sử dụng cảm biến ôxy gần động cơ để điều khiển phun nhiên liệu Cảm biến này cung cấp thông tin về lượng ôxy trong khí thải cho máy tính kiểm soát động cơ Nhờ đó, máy tính có thể điều chỉnh tỉ lệ ôxy và nhiên liệu, xác định hiệu suất hoạt động của động cơ và lượng O2 cần thiết để các chất xúc tác đốt cháy khí thải độc hại.
Bộ trung hòa khí thải là một giải pháp hiệu quả nhưng cần được cải thiện Một trong những vấn đề lớn là hệ thống chỉ hoạt động ở nhiệt độ cao, do đó khi khởi động xe, nó không làm sạch khí thải Giải pháp cho vấn đề này là di chuyển bộ trung hòa khí thải gần động cơ hơn, giúp nó nhận được khí thải nóng hơn và được làm nóng nhanh chóng.
