Giao thông toàn cầu gánh trách nhiệm trong việc phát thải lượng lớn CO₂ làm bầu khí quyển nóng lên từng ngày. Vì vậy, các nhà sản xuất ô tô lao vào lĩnh vực xe điện chạy bằng bình sạc BEV (Battery Electric Vehicles) và đạt được những khoản lợi nhuận khổng lồ. Cùng lúc này một dòng xe điện mới xuất hiện, không phải bằng bình sạc mà bằng pin nhiên liệu được biết đến dưới tên FCEV (Fuel Cell Electric Vehicles) với các ưu thế vượt trội nhờ sử dụng nhiên liệu hydro sản sinh từ nguồn năng lượng sạch của thủy điện, điện gió và điện mặt trời, và kế thừa kinh nghiệm lâu đời của loại xe truyền thống chạy bằng xăng dầu.

Toyota đã chứng minh rằng FCEV là tương lai của giao thông thế giới. Việc sản xuất hydro làm nhiên liệu không bị lệ thuộc vào nguồn kim loại xanh hiếm có như lithium hay nickel. Nhiên liệu hydro (H2) được sản sinh từ nhiều nguồn tự nhiên phong phú, và cuối cùng sau khi sử dụng chỉ thải ra hơi nước (H2O) vô hại.

Sau thời kỳ sôi động từ các dòng xe BEV mang lại thì người dùng bắt đầu thấm thía với những trở ngại vẫn chưa vượt qua của dòng xe này. Trước hết chỉ một số ít nước đang thủ đắc các mỏ kim loại xanh để làm bình lưu trữ điện, tạo nên những cuộc tranh giành nguyên liệu khốc liệt, thứ hai, các bình điện cồng kềnh và rất nặng bằng cả phần còn lại của một chiếc ô tô làm cho tải trọng di chuyển chính không phải là con người hay hàng hóa mà là cục pin, và thứ ba quan trọng hơn là tầm hoạt động của BEV bị giới hạn theo mỗi lần sạc điện, hiếm khi vượt quá 300 ki lô mét, và thời gian sạc kéo dài hàng chục phút hay cả tiếng đồng hồ. Mặt khác việc khai thác và chế biến lithium, nickel thải ra rất nhiều carbon. Trước đây BEV là phương tiện giao thông điện hóa duy nhất nên các chính phủ đã quan tâm ủng hộ, thậm chí khuyến khích bằng cả những đề xuất bù giá cho người mua.

Nhưng nay, khi Toyota công khai tuyên bố thành tựu FCEV vốn được nhiều công ty giấu kín từ hàng chục năm trước thì các nhà hoạch định chính sách đang suy nghĩ lại, và thực tế là ngành công nghiệp ô tô đang đứng giữa ngã ba đường. Trái với những rắc rối của dòng xe BEV, xe điện hydro dễ sử dụng hơn bởi ngay lúc đầu nó được phát triển từ dòng động cơ đốt trong (ICE) chạy bằng xăng dầu. Khi tiến lên thành xe điện FCEV thì nó lưu giữ và nâng cao các tính năng an toàn vốn có của dòng xe truyền thống. Khí hydro từ trụ bơm được nạp vào một hay vài bình trong xe, mỗi bình nén chứa chừng 4-5 ki lô gam khí. Từ đây luồng khí được cung cấp vào buồng phân tách hydro thành proton và electron để tạo nên dòng điện giữa hai điện cực bằng nhựa polymer, và dòng điện sản sinh này được truyền dẫn vào động cơ điện để chạy chiếc xe. Như vậy, dòng điện được sinh ra trực tiếp và được điều chỉnh mạnh yếu tùy theo nhu cầu vận hành của phương tiện.

Người ta biết đến năng lượng điện to lớn của hydro từ các năm 1800, và chiếc Electrovan của General Motors ra đời năm 1966 đã chứng thực nguồn năng lượng từ pin nhiên liệu này. Nhưng phải đến những năm 1990, các nhà sản xuất ô tô như General Motors và Toyota mới mở ra kỷ nguyên của xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro hiện đại. Toyota Mirai được trình làng năm 2014 và là thương hiệu ô tô chạy bằng pin nhiên liệu đầu tiên được sản xuất hàng loạt, tiếp sau đó các hãng xe khác như Honda, Hyundai cũng cho ra đời các sản phẩm của mình, và Mỹ, Anh Quốc cùng Nhật Bản nay đang dẫn đầu cuộc cách mạng xe điện hydro. Riêng thương hiệu Mirai của Toyota đã vượt quá con số 10.000 bán ra trong năm 2020, và Nhật Bản đang nhắm tới mạng lưới 900 trạm bơm hydro vào năm 2030 để hỗ trợ cho khoảng 800.000 xe chạy pin nhiên liệu.

Và trong những hiệu xe FCEV bán chạy nhất hiện nay người ta biết tới Honda Clarity có giá khởi điểm 58.490 đô la Mỹ với tầm hoạt động 366 dặm (miles) sau mỗi lần bơm nhiên liệu, Toyota Mirai 49.500 đô la với tầm 402 dặm, Hyundai Nexo 60.135 đô la với tầm 354 dặm, và đặc biệt Hyperion XP-1 có tốc độ lên tới 221 dặm/giờ và tầm hoạt động đạt mức 1.016 dặm tức 1.635 ki lô mét cho mỗi lần nạp nhiên liệu, với thời gian bơm hydro vào bình chỉ mất từ 3-5 phút.

Cả nhà sản xuất, người sử dụng, nhà hoạch định chính sách và chuyên gia môi trường đều đang tự đặt mình vào ngã ba đường. Một mặt việc điện hóa giao thông bằng dòng xe BEV đang trên đà phát triển với các khoản đã đầu tư khổng lồ. Mặt kia FCEV tuy xuất hiện trễ nhưng với ưu thế vượt trội hơn, thân thiện môi trường hơn, gần gũi với ngành ô tô truyền thống hơn, và có thể rồi đây giá sẽ rẻ hơn nhờ vào nguồn nguyên liệu hydro phong phú và năng lượng tái tạo. Nhiên liệu hydro nay trở thành nhân tố cách mạng trong hệ thống giao thông, cả đường bộ, đường thủy và đường hàng không bởi nó đẩy nhanh quá trình điện hóa phương tiện giao thông. Các nhà kinh tế tin rằng BEV và FCEV sẽ cùng cạnh tranh phát triển song song với nhau bằng những cải tiến và sáng tạo riêng.

Anh Vũ/KTSG

Tài liệu tham khảo:

– Why Hydrogen Electric Vehicles Will Be The Future Of Auto Industry
– https://www.topspeed.com/hydrogen-electric-vehicles-future-of-auto-industry/
– Ngành công nghiệp ô tô thế giới đang tăng tốc theo hai hướng khác nhau
– https://www.youtube.com/watch?v=V5HDvTB63x8