Xe điện: Lịch sử và tương lai

Xe điện không phải là thứ mới mẻ và Tesla chỉ là một trong số nhiều thương hiệu theo đuổi giấc mơ về xe điện.

Xe điện hoặc EV là bất kỳ loại xe nào sử dụng năng lượng điện để đẩy. Năng lượng đó có thể đến từ nhiều nguồn khác nhau, miễn là nó là điện.

Việc sử dụng điện giúp xe hơi dễ lái hơn, thân thiện hơn với môi trường, ít ồn ào hơn và nhìn chung thoải mái hơn cho cả gia đình.

Bài đăng này sẽ xem xét kỹ hơn về xe điện, ý nghĩa của chúng đối với nhân loại và tương lai sẽ ra sao.

Những chiếc xe điện đầu tiên

Xe điện có từ thế kỷ 19 khi động cơ đốt trong chưa đạt được hiệu suất cao như chúng ta biết ngày nay. Động cơ điện được ghi nhận sớm nhất là từ một linh mục người Hungary Anyos Jedlik vào năm 1827, trong khi lần đầu tiên sử dụng điện để vận hành ô tô là vào năm 1835.

Đầu máy xe lửa cũng bắt đầu được chú ý vào năm 1838. Chiếc thuyền Le Téléphone dài 5 mét do người Pháp Gustave Trouvé phát minh đạt tốc độ tối đa 5.6 dặm/giờ vào năm 1818 và đến đầu những năm 1900, xe điện được sản xuất hàng loạt đã trở thành hiện thực.

Tuy tốc độ và phạm vi hoạt động của chúng bị hạn chế, nhưng điện là giải pháp thay thế tốt hơn nhiều so với động cơ hơi nước vào thời điểm đó, thường mất hơn nửa giờ để làm nóng động cơ vào những ngày lạnh.

Axit chì và chim ruồi

Lý do chính cho sự thành công của xe điện có thể bắt nguồn từ phát minh ra pin axit chì của Gaston Planté, một nhà khoa học người Pháp, vào năm 1859. Khi công nghệ phát triển, ô tô chạy bằng điện trở nên rất thiết thực vì bạn có thể sạc chúng trước khi sử dụng.

Ví dụ, London đã có một đội xe taxi chạy bằng pin vào năm 1897 và chúng được gọi một cách trìu mến là "Hummingbirds" vì tiếng ồn ào, êm dịu của chúng. Xe điện đã thành công đến mức đến năm 1900, 38% xe hơi ở Hoa Kỳ chạy bằng điện, 40% chạy bằng hơi nước và chỉ có 22% có động cơ đốt trong (chạy bằng xăng).

Tuy nhiên, chúng thường được gọi là xe dành cho phụ nữ vì phụ nữ được hưởng lợi nhiều nhất từ ​​tính dễ sử dụng của chúng. Phạm vi hoạt động hạn chế và số lượng trạm sạc hạn chế cũng có nghĩa là chúng hữu ích nhất khi sử dụng làm xe thành phố.

Model T và sự sụp đổ của xe điện

Động cơ đốt trong cũng đang trải qua quá trình phát triển trong suốt thời gian này. Và khi đường sá mở rộng ra ngoài thành phố và trở thành đường cao tốc, ICE có thể di chuyển nhanh hơn và xa hơn, trong khi EV thường bị giới hạn ở tốc độ tối đa 20 dặm/giờ và phạm vi hoạt động 40 dặm.

Sự phát triển này bắt đầu làm nghiêng cán cân về phía ICE. Vì vậy, khi Henry Ford giới thiệu hệ thống sản xuất hàng loạt của mình và đưa Model-T vào hoạt động, mọi thứ bắt đầu thay đổi.

Xe động cơ đốt trong ngày càng rẻ hơn trong khi sự phát triển của xe điện bị đình trệ, và đến năm 1913, giá một chiếc xe chạy bằng xăng chỉ bằng khoảng một nửa giá một chiếc xe điện. Đó là cách mà xe điện dần biến mất khỏi thị trường đại chúng, chủ yếu là nhờ Ford.

Một sự khởi đầu mới

Các nghiên cứu mới về công nghệ xe điện lại bắt đầu vào khoảng những năm 1960 và 70. Nhiều công ty đã đưa ra những ý tưởng sáng tạo khác nhau trong giai đoạn này, nhưng không có ý tưởng nào thành công về mặt thương mại.

Cuộc khủng hoảng năng lượng của những năm 70 và 80 cũng góp phần tạo thêm áp lực trong việc tìm kiếm các giải pháp năng lượng và di động thay thế. Những nỗ lực này đã chuyển sang hiệu quả nhiên liệu và giảm lượng khí thải động cơ vào những năm 1990. Xe điện vẫn được sản xuất ở đây và ở đó, nhưng chưa có xe nào đạt được thành công thương mại lớn.

Lithium-Ion và Tesla

Tesla Motors bắt đầu phát triển Tesla Roadster vào năm 2004 và giao những chiếc đầu tiên vào năm 2008. Xe chạy bằng pin Lithium-ion, một công nghệ được phát minh vào những năm 1980 và chủ yếu được sử dụng trong các thiết bị điện tử.

Chiếc xe mui trần Tesla này cũng có thể di chuyển tới 200 dặm (320 km) cho mỗi lần sạc. Nó có bộ pin 53 kWh và động cơ AC 185 pha công suất 3 kW tạo ra công suất 248 mã lực. Điều này giúp nó tăng tốc từ 0 đến 60 trong 2.9 giây, mặc dù nó bị giới hạn ở 5.7 giây và đạt tốc độ tối đa 130 dặm/giờ.

Mọi người yêu thích Roadster. Nó trông thật ngầu, hiện đại và hợp thời trang. Vì vậy, Tesla đã bán được rất nhiều xe, đạt 2,450 chiếc vào năm 2012 và phần còn lại là lịch sử.

Vấn đề với xe điện

Vấn đề lớn nhất với xe điện là tính di động của năng lượng. Nghĩa là, một hệ thống tạo ra hoặc lưu trữ năng lượng đủ nhỏ gọn để phù hợp với hầu hết mọi nơi nhưng vẫn tạo ra đủ năng lượng cho hàng trăm, thậm chí hàng nghìn dặm.

Hai ứng dụng chính ở đây là máy phát điện hydro và lưu trữ pin. Cả hai công nghệ đều có ưu điểm và nhược điểm riêng.

Pin nhiên liệu chạy bằng hydro và tạo ra đủ năng lượng để di chuyển ô tô đã được chứng minh, nhưng chúng vẫn chưa thực tế. Nhược điểm chính của chúng là chi phí cao của máy phát điện pin nhiên liệu, đòi hỏi vật liệu hiếm và đắt tiền để sản xuất. Điều này khiến tương lai của pin nhiên liệu có vẻ ảm đạm khi so sánh với lưu trữ pin. Tuy nhiên, tàu hỏa chạy bằng hydro và các trường hợp sử dụng chuyên biệt khác có thể thực tế hơn.

Đối với pin, sự tái sinh của xe điện sạc lại đi kèm với những cải tiến về công nghệ lưu trữ. Nhưng bất chấp nhiều cải tiến và phát triển của pin Lithium-ion, vẫn còn một số vấn đề.

Ví dụ, việc hoán đổi pin vẫn không khả thi với hầu hết các xe điện vì kích thước của chúng. Pin lithium-ion cũng có xu hướng quá nóng, đặc biệt là khi bị hỏng trong một vụ va chạm. Và điều này có thể dẫn đến hỏa hoạn.

Thứ ba, trong khi khoảng 90% năng lượng được lưu trữ từ pin được chuyển đổi thành năng lượng cơ học, năng lượng này vẫn chỉ chiếm khoảng 60% tổng năng lượng lưới điện được sử dụng để sạc lại pin. Vì vậy, vẫn còn chỗ để cải thiện.

Thuật ngữ xe điện thông dụng

Bạn thường thấy một số thuật ngữ liên quan đến EV được sử dụng xung quanh xe điện và điều này có thể gây nhầm lẫn cho một số người. Vì vậy, sau đây là những thuật ngữ chính và ý nghĩa của chúng.

• HEV – Xe điện lai. Xe này sử dụng nhiên liệu lỏng để tạo ra năng lượng sạc pin và truyền động cho bánh xe. Bạn không thể cắm điện hoặc sạc bên ngoài.
  
  
• ENP – Xe điện cắm sạc. Thuật ngữ này dùng để chỉ bất kỳ loại xe nào bạn có thể cắm sạc. Không quan trọng là xe đó có sử dụng nhiên liệu lỏng hay không.
  
  
• PHEV – Xe điện lai cắm điện. PHEV kết hợp nhiên liệu lỏng và nguồn cắm điện để tạo ra năng lượng. Điều này làm cho chúng linh hoạt hơn và mở rộng phạm vi hoạt động, vì bạn có thể dễ dàng chuyển sang nhiên liệu lỏng khi pin hết.
  
  
• AEV – Xe chạy hoàn toàn bằng điện. Đây là bất kỳ loại xe nào hoàn toàn phụ thuộc vào điện để cung cấp năng lượng. Bao gồm xe cắm điện và xe mà bạn có thể hoán đổi pin.

Xe điện khác

Di chuyển bằng điện không chỉ giới hạn ở ô tô. Vì vậy, thuật ngữ "xe điện" cũng dùng để chỉ các phương tiện giao thông khác. Sau đây là các loại xe điện không phải ô tô:

• Xe đạp – Xe đạp điện là một công nghệ trưởng thành, với cấu trúc và nhu cầu năng lượng tương đối đơn giản. Chúng liên tục trở nên phổ biến và có đủ mọi kiểu dáng, từ xe leo núi, xe tuần dương, xe chở hàng, xe gấp, v.v.
  
  
• Thuyền – Thuyền và tàu điện cũng đã có từ hơn một thế kỷ. Nhưng do thiếu các trạm sạc ngoài biển nên chúng được sử dụng tốt nhất quanh bờ biển và cho những khoảng cách ngắn. Thuyền điện đường dài chỉ có thể sử dụng được với các tấm pin mặt trời.
  
  Thuyền đẩy cũng có thể sử dụng được, ví dụ như nếu phà có tuyến đường cố định. Vì vậy, nó có thể nhận năng lượng từ một sợi dây được kéo qua sông.
  
  
• Máy bay – Máy bay điện đã chứng kiến ​​sự phát triển ổn định trong nhiều thập kỷ, với cả máy bay có người lái và không người lái được chế tạo và thử nghiệm. Tuy nhiên, chúng bị cản trở bởi các vấn đề về mật độ năng lượng của pin, vì ngay cả máy bay chạy bằng năng lượng mặt trời cũng cần pin.
  
  Vì vậy, để máy bay thương mại chạy bằng điện trở thành hiện thực, thế giới cần một loại pin nhẹ hơn pin lithium-ion, có thể lưu trữ lượng năng lượng tương đương hoặc cao hơn trên mỗi kích thước nhất định, trong khi giá thành vẫn như vậy hoặc thậm chí rẻ hơn.
  
  
• Xe máy – Các thương hiệu từ Piaggio đến BMW và Harley Davidson đã ra mắt xe tay ga và xe đạp điện trong thời gian gần đây. Harley LiveWire có động cơ 78 KW và đạt tốc độ tối đa 95 dặm/giờ (153 km/giờ). Trong khi Vespa Electtrica có phạm vi hoạt động 62 dặm (100 km).
  
  Tuy nhiên, một thương hiệu xe đạp điện đáng chú ý là Zero Motorcycles. Hãng này sử dụng bộ nguồn lithium-ion trong hệ thống 102 Volt để cấp nguồn cho động cơ AC 3 pha không chổi than. Chúng được chế tạo để sử dụng trên đường phố, đua xe đường phố và đua xe địa hình.
  
  
• Công thức E – Phiên bản xe đua Công thức 1 chạy bằng điện. Các xe trông giống nhau, nhưng động cơ của chúng không gầm rú mà rên rỉ.
  
  
• Tàu hỏa và xe điện – Tàu điện và xe điện đã có từ nhiều thập kỷ. Chủ yếu được sử dụng cho giao thông công cộng, chúng có nguồn cung cấp điện chuyên dụng. Tàu ICE của Đức, TGV của Pháp và tàu đệm từ Transrapid là những ví dụ hoàn hảo về tàu điện tốc độ cao.
  
  
• Xe buýt – Bạn cũng sẽ tìm thấy xe buýt điện có đường dây điện chuyên dụng ở một số thành phố trên thế giới như Zurich, Thụy Sĩ. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, Trung Quốc dẫn đầu về xe buýt điện cho ngành giao thông công cộng với hàng trăm nghìn xe buýt chạy bằng pin đang hoạt động trong nước.

Các mẫu xe EV sắp ra mắt

Hầu hết các nhà sản xuất ô tô dường như đã lờ đi tính tất yếu của tương lai hoàn toàn bằng điện và do đó đang có những bước tiến lớn. Sau đây là những siêu xe tải sắp ra mắt đáng chú ý, tiếp theo là những chiếc EV thú vị khác.

• Xe tải Tesla CyberTruck – Người hâm mộ đang phát cuồng vì chiếc xe này. Dự kiến ​​ra mắt vào Giáng sinh năm 2021, xe hứa hẹn có ngoại thất chống đạn, với kết cấu thép không gỉ siêu bền. Có dung tích lưu trữ 100 cu. Ft, khả năng kéo 7,500+ lbs và phạm vi hoạt động 250 dặm.
  
  
• xe điện Hummer – GMC cũng đã nhảy vào cuộc và hứa hẹn một chiếc xe tải Hummer chạy hoàn toàn bằng điện. Chiếc xe này có thể đi theo đường chéo, sạc 100 dặm trong 10 phút, có phạm vi hoạt động 350 dặm, tính năng tự động chạy, công suất 1,000 mã lực và tăng tốc từ 0-60 dặm/giờ trong 3 giây. Vâng, bạn đọc đúng rồi đấy.
  
  
• Ford F-150 – Ford cũng hứa hẹn một phiên bản hoàn toàn chạy bằng điện của xe tải F-150. Nó sẽ đi kèm với động cơ kép, có cốp trước lớn và cũng trở thành xe tải Ford mạnh mẽ nhất cho đến nay. Sản xuất và bán hàng sẽ bắt đầu vào năm 2022.
  
  
• cú mèo – Xe điện sản xuất giới hạn của Nhật Bản với bốn động cơ và thiết kế tuyệt đỉnh. Xe có công suất 1,984 mã lực, phạm vi hoạt động 280 dặm, tốc độ tối đa 249 dặm và mức giá đau đớn là 3.2 triệu đô la.
  
  
• BMW i4 – Thiết kế ít lạ mắt hơn i3, nhưng vẫn cực kỳ phong cách. Nó sẽ sạc tới 80% pin 80 kWh trong 35 phút và dự kiến ​​sẽ cung cấp công suất lên tới 500 mã lực.

Những mẫu xe sắp ra mắt khác bao gồm Cadillac Lyriq, Cadillac Celestiq, Mercedes-Benz EQA, Genesis Essentia, Hyundai Ioniq 5, Jeep Wrangler Magneto, Lexus EV SUV, Mazda MX-30, Porsche Macan EV, Volvo XC40, Bollinger B1, Faraday FF91 và nhiều mẫu xe khác nữa.

Kết luận – Tương lai sẽ ra sao

Mặc dù không ai có thể nói chắc chắn tương lai sẽ ra sao, nhưng xe điện có lẽ sẽ tồn tại lâu dài. Thêm vào đó, chúng luôn có thể trở nên tốt hơn.

Cần phải nỗ lực hơn nữa để giảm thời gian sạc, cải thiện hiệu suất và phạm vi hoạt động cho mỗi lần sạc, cải thiện độ an toàn, phát triển thêm nhiều trạm sạc và tiêu chuẩn hơn, đồng thời giảm tổng chi phí cho phương tiện di chuyển bằng điện.