Sạc pin xe điện mất 30 phút, trong khi đổi pin chỉ mất 3 phút, tại sao các trạm đổi pin không phổ biến như trạm sạc?

Không phải tự nhiên mà các trạm sạc pin trở nên phổ biến hơn rất nhiều so với các trạm đổi pin xe điện.

Theo thông cáo của Tesla, mỗi trạm sạc Supercharger của công ty – nơi cung cấp nguồn điện lớn nhất và tốc độ sạc nhanh nhất cho các xe điện – có thể cung cấp đủ năng lượng để chiếc xe của bạn di chuyển hơn 320km trong vòng 15 phút sạc. Không phải mọi trạm sạc đều có tốc độ sạc như vậy. Xe điện Atto 3 của hãng BYD sẽ cần 45 phút để sạc từ 0% lên 80% cho khối pin 80 kW của nó.

Tuy nhiên, hãng xe điện Nio của Trung Quốc có một giải pháp khác để nạp đầy năng lượng cho khối pin trong xe mà không cần phải đợi lâu. Câu trả lời nằm ở các trạm đổi pin mà hãng xây dựng trên khắp Trung Quốc. Thay vì phải đợi hàng chục phút hoặc hàng giờ để sạc pin, các trạm đổi pin của Nio chỉ mất 3 phút để thay pin đã được sạc đầy vào xe của bạn.

Không chỉ nhanh hơn trong việc thay pin, dịch vụ này còn giúp khách hàng tiết kiệm chi phí khi không cần phải mua pin khi mua xe, mặc dù họ vẫn phải trả phí thuê pin hàng tháng.

Tuy nhiên, Nio là một trong số ít hãng xe điện triển khai các trạm đổi pin này. Trước đó, Tesla cũng dự định triển khai mạng lưới các trạm đổi pin nhưng sau đó quyết định chuyển sang xây dựng các trạm sạc siêu nhanh Supercharger.

Tại sao đến bây giờ các trạm đổi pin không phổ biến như trạm sạc pin xe điện như hiện nay?

Xây dựng một trạm đổi pin đòi hỏi chi phí lớn hơn

Theo dữ liệu từ Future Energy, chi phí xây dựng một trạm sạc xe điện cấp độ 3 ở Mỹ, có khả năng sạc đầy xe điện trong 20 đến 30 phút, ước tính khoảng 40.000 USD. Số tiền này không chỉ bao gồm việc nâng cấp các bản mạch hệ thống điện, cảm biến giám sát điện năng, bộ chuyển tải mà còn chi phí xây dựng các công trình liên quan.

Ngược lại, việc xây dựng một trạm đổi pin ô tô điện phức tạp hơn nhiều so với việc thay pin điện thoại hoặc xe máy điện, và đương nhiên là cũng tốn kém hơn. Mỗi khối pin ô tô điện có thể nặng đến hàng trăm kg với các kết nối điện phức tạp, vì vậy cần có một hệ thống máy móc tự động đi kèm để việc đổi pin diễn ra nhanh chóng và an toàn.

Theo hãng Nio, một trong số ít các công ty triển khai mạng lưới trạm đổi pin xe điện, chi phí xây dựng mỗi trạm đổi pin của hãng lên đến 500.000 USD – gấp hơn 10 lần một trạm sạc siêu nhanh cấp độ 3 như trên. Ngay cả khi triển khai trạm đổi pin thế hệ mới, hãng Nio cũng chỉ kỳ vọng cắt giảm chi phí mỗi trạm xuống còn ½ - khoảng 250.000 USD.

Thiết kế pin chưa được chuẩn hóa

Đây là thách thức rõ ràng khi muốn triển khai một mạng lưới rộng lớn các trạm đổi pin xe điện. Với kích thước lớn và nặng, việc đổi pin xe điện thường cần một hệ thống cơ khí với cánh tay robot tự động để tháo lắp khối pin trên xe.

Với chi phí triển khai lớn, hệ thống như vậy sẽ hiệu quả hơn nếu các khối pin được chuẩn hóa cùng kích thước. Nio, trong việc triển khai mạng lưới đổi pin, là hãng xe điện tích cực nhất. Mặc dù có 3 dòng xe khác nhau, nhưng tất cả các xe điện của Nio sử dụng khối pin có kích thước và hình dáng giống nhau, giúp việc đổi pin trở nên thuận tiện hơn.

Tuy nhiên, Nio vẫn cung cấp 3 khối pin với dung lượng khác nhau, bao gồm 70Wh, 75Wh và 100Wh. Người dùng có thể linh hoạt chọn lựa tùy thuộc vào gói thuê pin mà họ chọn.

Tuy nhiên, trong quy mô lớn hơn, với một mảng kinh doanh mới như xe điện, việc thống nhất thiết kế pin chuẩn là rất khó. Thậm chí, mỗi hãng xe có thể sử dụng loại pin khác nhau, tương ứng với thiết kế riêng của từng dòng xe.

Với trạm sạc xe điện, các hãng xe có thể dùng chung cổng sạc để nạp đầy pin trên xe. Thậm chí, các công ty bên ngoài cũng có thể triển khai mạng lưới trạm sạc dùng chung cho tất cả các hãng xe và thu phí người dùng mỗi khi sạc – tương tự như việc xây dựng một cây xăng dùng chung cho mọi loại xe.

Nguy cơ hỏng hóc khi tháo lắp pin thường xuyên

Ngoài ra, việc tháo lắp pin thường xuyên cũng tiềm ẩn nguy cơ gây hỏng hóc. Tương tự như các sản phẩm khác, việc tháo lắp thường xuyên có thể dẫn đến hỏng hóc, đặc biệt là ở những điểm như ốc vít và các kết nối liên quan đến pin.

Cũng cần lưu ý đến rủi ro hỏng hóc khác liên quan trực tiếp đến khối pin khi tháo ra và thay thế bằng pin mới. Thậm chí khi sử dụng robot tự động, không thể đảm bảo hoàn toàn không có sự cố xảy ra.

Khác với các sản phẩm thông thường, hỏng hóc của khối pin trên xe điện có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của xe và an toàn của hành khách. Vì vậy, ít hãng chấp nhận rủi ro này khi xây dựng các trạm sạc an toàn hơn.

Công nghệ sạc pin vẫn đang tiếp tục phát triển

Một yếu tố khác khiến các công ty do dự trong việc xây dựng mạng lưới trạm đổi pin là công nghệ sạc nhanh. Cùng với sự phát triển của xe điện, nhiều công nghệ pin mới và công nghệ sạc nhanh mới đã được giới thiệu.

Một ví dụ điển hình cho tiến bộ này là công nghệ làm mát dây sạc điện được Phòng Khoa học Vật lý và Sinh học của NASA nghiên cứu và phát triển. Nhờ công nghệ này, dây sạc điện có thể chịu được dòng điện lên tới 1.400 Amp – cao hơn gấp đôi so với dòng điện trong trạm sạc Supercharger của Tesla hiện nay. Nghiên cứu này hứa hẹn giúp một chiếc Tesla có thể sạc đầy pin trong vòng 5 phút mà không gây nguy hiểm cho hệ thống sạc. Tuy nhiên, các hệ thống dây sạc cũ sẽ không thể sử dụng công nghệ mới này mà phải thay thế toàn bộ.

Tuy các trạm đổi pin như của hãng Nio có thể thay pin cho xe nhanh chóng, nhưng mỗi cánh tay robot chỉ có thể thay pin cho một xe mỗi lần. Để thay pin cho nhiều xe hơn, cần lắp đặt thêm nhiều cánh tay robot, điều này tăng chi phí đáng kể. Trong khi đó, hệ thống trạm sạc có thể sạc cho nhiều xe cùng một lúc, phụ thuộc vào số lượng trụ sạc điện.

Tuy vậy, các trạm đổi pin vẫn có tiềm năng thành công lớn đối với xe máy điện. Một ví dụ điển hình là hãng Gogoro. Với ưu điểm về thời gian thay pin nhanh chóng và giá rẻ, những chiếc xe của hãng này trở nên phổ biến hơn so với các đối thủ khác.

Tổng kết