Một chiếc xe hơi có thể là một điều tuyệt vời. Nó có thể đưa bạn đến nơi bạn muốn, bất cứ khi nào bạn muốn - ngay cả khi những nơi đó không được phục vụ bằng phương tiện giao thông công cộng. Trên thực tế, phần lớn cuộc sống hiện đại sẽ không thể thiếu ô tô. Họ giúp chúng tôi đến việc làm, trường học, cửa hàng tạp hóa hoặc thậm chí chỉ đến trung tâm mua sắm địa phương. Thật không may, tuyệt vời như ô tô, chúng cũng có một số nhược điểm nghiêm trọng. Hai trong số những hạn chế này là chúng thường tốn rất nhiều tiền để bảo trì và chúng gây ô nhiễm bầu khí quyển với các khí độc hại. Ô nhiễm không khí đã trở thành một vấn đề nghiêm trọng ở nhiều khu vực thành thị, và với giá xăng cao kỷ lục, động cơ đốt trong có thể sớm trở thành một thứ xa xỉ mà xã hội không thể mua được.
Rất ít người ủng hộ việc từ bỏ ô tô hoàn toàn, nhưng có cách nào chúng ta có thể có sức mạnh và sự tiện lợi của ô tô mà không gây ô nhiễm và tốn kém do đốt xăng không? May mắn thay, có. Nhiều người nghĩ rằng những chiếc ô tô của tương lai không xa sẽ chạy không bằng xăng mà chạy bằng điện. Trên thực tế, những chiếc xe điện này - còn được gọi là EV hoặc xe điện - không hề tương lai chút nào. Xe điện đã xuất hiện từ nửa đầu thế kỷ 19; tuy nhiên, ngay cả bây giờ trong thế kỷ 21, động cơ đốt trong vẫn thống trị. Nhưng tại sao ô tô điện vẫn chưa được phát triển?
Tìm hiểu thêm
|
Trái tim của một chiếc ô tô điện là pin của nó. Không giống như pin trong
hầu hết các xe ô tô, chủ yếu dùng để khởi động động cơ và chạy các phụ kiện như radio hoặc điều hòa không khí, pin trong ô tô điện chạy được mọi thứ. Quan trọng nhất, nó chạy động cơ điện - hay chính xác hơn là nó chạy một bộ điều khiển do đó chạy động cơ điện - vì vậy nó cần phải đủ mạnh và lâu dài để đưa người lái xe đến nơi mà họ cần phải sạc lại với mức tối thiểu. Cho đến gần đây, chưa có loại pin nào đáng tin cậy, có thể sản xuất hàng loạt để có thể làm cho ô tô điện cạnh tranh với ô tô chạy bằng khí đốt. Tuy nhiên, điều đó đang bắt đầu thay đổi. Ô tô điện không chỉ trở nên khả thi mà giờ đây chúng còn được kỳ vọng sẽ bắt đầu tung ra khỏi dây chuyền lắp ráp của các nhà sản xuất ô tô lớn.
Đọc trang tiếp theo để tìm hiểu xem liệu pin có bao giờ là một cách thực tế để cung cấp năng lượng cho ô tô hay không.
Nội dung
Pin là một thiết bị để lưu trữ năng lượng hóa học và chuyển hóa năng lượng đó thành điện năng. Pin được tạo thành từ một hoặc nhiều tế bào điện hóa , mỗi ô bao gồm hai nửa ô hoặc điện cực . Một nửa ô, được gọi là phủ định điện cực, có quá nhiều các hạt hạ nguyên tử nhỏ, mang điện tích âm được gọi là electron . Cái còn lại, được gọi là tích cực điện cực, bị thâm hụt electron. Khi hai nửa được nối với nhau bằng dây dẫn hoặc cáp điện, các electron sẽ đi từ điện cực âm sang điện cực dương. Chúng ta gọi dòng electron này là dòng điện. Năng lượng của các electron chuyển động này có thể được khai thác để thực hiện công việc - chẳng hạn như chạy một động cơ. Khi các êlectron chuyển sang cực dương, dòng chảy chậm dần và hiệu điện thế do pin tạo ra giảm xuống. Cuối cùng, khi có nhiều electron ở bên dương bằng bên âm, pin được coi là 'chết' và không còn khả năng tạo ra dòng điện.
Các electron được tạo ra bởi các phản ứng hóa học, và có nhiều phản ứng hóa học khác nhau được sử dụng trong các loại pin thương mại. Ví dụ, pin kiềm quen thuộc thường được sử dụng trong đèn pin và điều khiển từ xa của tivi tạo ra điện thông qua phản ứng hóa học liên quan đến kẽm và oxit mangan. Hầu hết các loại pin kiềm được coi là pin dùng một lần . Một khi chúng chết đi, chúng sẽ vô dụng và nên được tái chế. Mặt khác, ắc quy ô tô cần phải sạc lại được, vì vậy chúng không cần thay thế liên tục. Trong pin có thể sạc lại , năng lượng điện được sử dụng để đảo ngược nửa âm và dương của tế bào điện hóa, khởi động lại dòng điện tử.
Các nhà sản xuất ô tô đã xác định ba loại pin sạc phù hợp cho việc sử dụng ô tô điện. Những loại đó là axit-chì pin, hiđrua kim loại niken (NiMH) pin và
lithium-ion (Li-ion) pin.
Pin axit-chì được phát minh vào năm 1859 và là dạng pin sạc lâu đời nhất vẫn còn được sử dụng. Chúng đã được sử dụng trong tất cả các loại ô tô - bao gồm cả ô tô điện - kể từ thế kỷ 19. Pin axit chì là một loại pin ướt và thường chứa một dung dịch axit sunfuric nhẹ trong một thùng hở. Tên gọi này xuất phát từ sự kết hợp của các điện cực chì và axit được sử dụng để tạo ra điện trong các loại pin này. Ưu điểm chính của ắc quy axit-chì là sau khi được sử dụng trong nhiều năm, chúng được hiểu rõ và sản xuất rẻ. Tuy nhiên, chúng tạo ra khí nguy hiểm trong khi sử dụng và nếu pin bị sạc quá mức sẽ có nguy cơ phát nổ.
Pin hyđrua kim loại niken được sử dụng thương mại vào cuối những năm 1980. Chúng có mật độ năng lượng cao - nghĩa là, một lượng lớn năng lượng có thể được đóng gói trong một viên pin tương đối nhỏ - và không chứa bất kỳ kim loại độc hại nào, vì vậy chúng dễ dàng tái chế.
Pin Lithium-ion, được sử dụng thương mại vào đầu những năm 1990, có mật độ năng lượng rất cao và ít có khả năng bị mất điện hơn hầu hết các loại pin khi không được sử dụng - đặc tính được gọi là tự phóng điện . Vì trọng lượng nhẹ và yêu cầu bảo trì thấp, pin lithium-ion được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử như máy tính xách tay. Một số chuyên gia tin rằng pin lithium-ion gần như khoa học vẫn chưa phát triển được một loại pin sạc hoàn hảo, và loại pin này là ứng cử viên tốt nhất để cung cấp năng lượng cho ô tô điện trong tương lai gần. Một biến thể của pin lithium-ion, được gọi là pin lithium-ion polymer, cũng có thể chứng tỏ giá trị đối với tương lai của xe điện. Những loại pin này cuối cùng có thể tốn ít chi phí chế tạo hơn so với pin lithium-ion; tuy nhiên, tại thời điểm hiện tại, pin lithium-ion polymer rất đắt.
Có lẽ vấn đề lớn nhất liên quan đến pin ô tô điện là sạc lại chúng. Làm thế nào để bạn sạc pin ô tô điện? Quan trọng hơn, bạn sạc pin ô tô điện ở đâu? bạn có thể tự làm điều đó được không? Bạn có thể làm điều đó ở nhà? Đọc trang tiếp theo để tìm hiểu.
Pin sạc sẽ vô dụng trừ khi bạn có nơi để sạc lại. Nếu bạn sắp hết nước trái cây trong ô tô điện của mình, bạn không thể dừng lại nhanh chóng tại trạm xăng địa phương - trừ khi trạm xăng địa phương của bạn có một nơi để bạn có thể cắm nó vào. Thật không may, việc sạc lại một loạt lớn pin trong ô tô điện có thể mất vài giờ và hầu hết các trạm xăng muốn bạn không chặn làn đường của họ
lâu như vậy.
Giải pháp tốt nhất cho vấn đề sạc lại là bạn nên mang xe về nhà vào buổi tối và cắm sạc, tương tự như cách bạn cắm máy tính xách tay hoặc máy nghe nhạc kỹ thuật số để có thể sạc lại qua đêm. Xe điện sẽ đi kèm với hệ thống sạc cho phép chúng sạc lại từ ổ cắm điện tiêu chuẩn để sáng hôm sau bạn sẽ lại sẵn sàng lên đường. Mặc dù có ít nhất một công ty tuyên bố đang phát triển các hệ thống có thể sạc lại một chiếc ô tô điện trong 10 phút, nhưng các bộ sạc hiện có phải mất từ
3 đến 10 giờ để mang lại cho một chiếc pin ô tô điện hoạt động hết công suất bằng cách sử dụng điện gia đình thông thường
[nguồn:Fehrenbacher].
Sau khi EV đã được sạc lại, nó sẽ đi được bao xa trước khi cần được sạc lại? Điều này phụ thuộc vào một số yếu tố, bao gồm cả loại pin trên xe. Xe điện sử dụng pin axit-chì có phạm vi hoạt động ngắn nhất - khoảng 80 dặm (128,7 km) cho một lần sạc. Pin NiMH có hiệu suất tốt hơn, với phạm vi hoạt động khoảng 120 dặm (193,1 km) mỗi lần sạc. Đây là nơi mà pin lithium-ion vượt trội, với phạm vi hoạt động hơn 220 dặm (354,1 km) mỗi lần sạc - sử dụng Tesla Roadster làm ví dụ. Nếu khoảng cách lái xe là yếu tố quan trọng nhất cần cân nhắc, thì pin lithium-ion là loại pin được
lựa chọn.
Phạm vi của EV có thể được mở rộng hơn nữa với công nghệ được gọi là phanh phục hồi , sử dụng động năng của hệ thống phanh của ô tô để sạc lại pin khi đang di chuyển. Trong điều kiện lái xe tối ưu, phanh tái tạo có thể mở rộng phạm vi hoạt động của ô tô lên đến 50 phần trăm, mặc dù trong hầu hết các tình huống, phạm vi lái sẽ nhỏ hơn.
Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu bạn muốn có một chuyến đi dài hơn trên ô tô điện và không phải ở nhà để sạc lại qua đêm? Sẽ có nơi nào đó bạn có thể cắm nó vào? Rất ít trạm sạc lại Hiện tại, các nhà sản xuất ô tô điện đang có kế hoạch xây dựng các trạm sạc để có cơ sở hạ tầng khi khách hàng bắt đầu lái xe điện. Tesla Motors, nhà sản xuất Tesla Roadster chạy hoàn toàn bằng điện, đã thỏa thuận với một chuỗi khách sạn lớn để cung cấp các trạm sạc cho những khách hàng quen muốn sạc lại Roadster của họ qua đêm. Một lợi thế của các trạm sạc là chúng có thể sạc lại ô tô nhanh hơn so với hệ thống sạc tại nhà có thể, mặc dù không có khả năng các phương tiện ra vào nhanh như ở trạm xăng. Thật không may, có thể phải mất một thời gian nữa trước khi có đủ trạm sạc để giữ cho chủ sở hữu EV được sạc trong những chuyến đi đường dài. Trong tương lai gần, xe điện sẽ phù hợp nhất để đi làm hoặc đi học và cho các chuyến đi du lịch và mua sắm tại địa phương. Khi được sử dụng theo cách này, xe sẽ được cất giữ an toàn trong ga ra vào mỗi buổi tối để nạp điện.
Tiếp theo, hãy tìm hiểu một số ưu điểm - và vâng, thậm chí là một số nhược điểm - của việc sử dụng
hoàn toàn bằng điện.
Ưu điểm rõ ràng nhất của pin ô tô điện là chúng không tạo ra ô nhiễm liên quan đến động cơ đốt trong. Tuy nhiên, chúng vẫn có chi phí môi trường. Điện được sử dụng để sạc pin EV phải đến từ một nơi nào đó, và hiện tại, hầu hết điện được tạo ra bằng cách đốt nhiên liệu hóa thạch. Tất nhiên, điều này tạo ra ô nhiễm. Nhưng ô nhiễm do đốt nhiên liệu hóa thạch để nạp vào ắc quy ô tô điện so với ô nhiễm do động cơ đốt trong tạo ra như thế nào? Theo Hiệp hội Xe điện Canada, hay còn gọi là EVAC, ngay cả những chiếc xe điện được sạc từ máy phát điện chạy bằng than cũng cắt giảm gần một nửa lượng khí thải carbon. EVs được sạc lại từ các hình thức phát điện sạch hơn, chẳng hạn như thủy điện và nhà máy hạt nhân, có thể giảm lượng khí thải carbon xuống dưới một phần trăm so với lượng khí thải hiện đang được sản xuất bởi động cơ đốt trong. Vì vậy, ngay cả trong trường hợp xấu nhất, ô tô chạy bằng pin EV vẫn sạch hơn ô tô chạy bằng khí đốt.
Một lợi thế quan trọng khác của động cơ chạy bằng pin so với động cơ chạy bằng khí đốt là chi phí nhiên liệu thấp hơn - tức là điện cho EVs và khí đốt cho động cơ đốt trong. Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã tính toán rằng một chiếc EV điển hình có thể chạy được 43 dặm với lượng điện trị giá một đô la. Chỉ một sự sụt giảm đáng kể trong chi phí xăng dầu có thể mang lại cho những chiếc ô tô chạy bằng xăng ở bất kỳ đâu gần mức chi phí mỗi dặm thấp như vậy.
Tuy nhiên, một ưu điểm khác của những loại pin có thể sạc lại này là chúng tái chế tốt. Gần như 100% số pin này có thể được tái chế, điều này giúp pin cũ không trở thành vấn đề tiêu hủy.
Nhược điểm lớn của ô tô chạy bằng pin, như chúng tôi đã đề cập trong phần trước, là thời gian cần thiết để sạc lại pin. Với công nghệ pin lithium-ion, một chiếc EV được sạc đầy có thể đi được quãng đường tương đương với một chiếc xe động cơ đốt trong với một bình xăng đầy, nhưng nó vẫn cần được đặt vào bộ sạc vào cuối thời điểm đó. Hiện tại, điều này có nghĩa là một EV cạn kiệt sẽ ngừng hoạt động trong vài giờ trước khi được sạc đầy. Tất nhiên, đây là một bất lợi nghiêm trọng. Trong tương lai, công nghệ sạc nhanh hơn có thể ra đời, nhưng trong tương lai gần, ô tô điện sẽ không phải là phương tiện được lựa chọn cho những chuyến đi xa. Mặc dù vậy, hầu hết việc lái xe đều được thực hiện tương đối gần nhà và vì lý do này, năng lượng pin sẽ đóng vai trò như năng lượng xăng. Một giải pháp khả thi cho tình huống sạc lại có thể là các trạm thay pin, trong đó thay vì sạc lại EV, bạn có thể chỉ cần đổi pin đã cạn của mình lấy pin đã sạc đầy. Hệ thống này sẽ cho phép sạc pin bên ngoài xe và sẽ giảm đáng kể thời gian cần thiết để khởi động và chạy lại xe điện sau khi pin của nó được xả hết.
Một nhược điểm khác của pin xe điện là trọng lượng của chúng. Bởi vì chúng cần phải làm nhiều việc hơn so với pin ô tô truyền thống, pin ô tô điện cần được liên kết với nhau thành mảng, hoặc bộ pin, để cung cấp thêm năng lượng. Những bộ sưu tập pin này rất nặng. Bộ pin lithium-ion trong Tesla Roadster nặng khoảng 1.000 pound (453,6 kg). Đó là một khối lượng lớn phải mang theo và nó có thể làm giảm đáng kể phạm vi hoạt động của xe. Tuy nhiên, các nhà thiết kế của Roadster đã bù đắp khối lượng pin này bằng khung và thân xe nhẹ. Toàn bộ chiếc xe chỉ nặng 2.690 pound (1220,2 kg) - không quá nặng khi bạn coi hơn một phần ba trọng lượng đó là pin.
Với tầm quan trọng của pin đối với ô tô điện, bạn có thể tự hỏi điều gì sẽ xảy ra khi pin đó ngày càng cũ. Sau bao lâu thì có thể cung cấp năng lượng cho xe? Và cuối cùng khi nó chết, nó có thể được thay thế hay chỉ đơn giản là tiết kiệm hơn để mua một chiếc xe mới? Đọc để tìm hiểu.
Ở
Pin ô tô điện sẽ sử dụng được bao lâu? Bộ pin lithium-ion trong Tesla Roadster được dự đoán sẽ có tuổi thọ khoảng 5 năm hoặc 100.000 dặm. Vào cuối thời gian đó, gói sẽ cần được thay thế, với chi phí khoảng 10.000 đô la. Chắc chắn, đó là đắt tiền, nhưng bản thân Roadster sẽ có giá gần 100.000 đô la, điều này làm cho chi phí của bộ pin có vẻ phải chăng. Có lẽ hầu hết các chủ sở hữu sẽ thích thay pin hơn là mua một chiếc Roadster hoàn toàn mới.
Phải thừa nhận rằng chi phí bảo trì ắc quy sẽ cộng thêm vào chi phí vận hành bất kỳ xe điện nào. Các bộ pin được sử dụng trong xe điện sẽ được giữ chặt, vì vậy, rất có thể bạn sẽ cần mang xe điện đến đại lý để bảo dưỡng pin. Một điểm cần quan tâm nữa là ở thời điểm hiện tại, đây là một công nghệ khá mới. Khi xe điện trở nên phổ biến hơn trên đường, một số mức giá cao đi kèm với chúng sẽ giảm xuống. Nhưng hiện tại, pin 10.000 USD của Tesla Roadster là một trong những điểm tham chiếu duy nhất của chúng tôi. Pin trong các xe điện khác có đắt hơn không? Chúng sẽ có giá thấp hơn? Liệu chi phí thay thế pin ở một số xe điện có cao hơn chi phí mua một chiếc xe mới không? Chỉ có thời gian mới trả lời được.
| 1966 Electrovair II (General Motors) | pin bạc kẽm |
| Xe điện 1976 (General Motors) | ắc quy axit-chì |
| Volvo 3CC 2005 (Volvo) | pin lithium-ion |
| Chevy Volt 2007 (General Motors) | pin lithium-ion |
| Nissan Mixim 2007 (Nissan) | pin lithium-ion |
| 2008 Continental DC (Bentley Motors) | ắc quy axit-chì |
| 2008 Subaru Stella (Subaru) | pin lithium-ion |
| Nissan Denki Cube 2008 (Nissan) | pin lithium-ion |
Ô tô tự độngCách hoạt động của xe ô tô điệnHình ảnh ô tô điệnTự động xe tiết kiệm nhiên liệuTôi có bị giật nếu tôi lái xe ô tô điện qua một vũng nước lớn? Tôi có thể mua ô tô điện tại Sam's Club không? Ô tô tự động Xe điện bạn không cần phải cắm điện? Công nghệ AutoHybridCông nghệ chuyển đổi ô tô điện làm việc như thế nào Công nghệ tự độngCông nghệ xe ô tô điện Lịch sử của ô tô điện là gì? Công việc là F igure Out Tại sao mọi người không mua ô tô điệnAutoHybrid CarsLà một chiếc ô tô chạy hoàn toàn bằng điện là một khoản đầu tư tồi? Loại động cơ AutoTypes of Engine Tất cả các loại ô tô mới chuyển sang chạy điện vào năm 2030 Xe công nghệ và Giao thông dùng chung Xe máy điện dùng chung:Giải pháp đi lại hay cơn ác mộng đô thị? Ô tô AutoHybrid Pin ô tô điện có thể được tái chế không? Ô tô AutoHybrid Ô tô điện có cần bảo dưỡng nhiều hơn không? Ô tô điện Rẻ hơn để chạy? Ô tô tự động Sản xuất ô tô điện bao nhiêu tuổi? Ô tô AutoConcept Ô tô điện mới nhất củaoyota được làm bằng gỗ Xe ô tô tự động tiết kiệm nhiên liệu Ô tô điện chạy siêu nhanh Ô tô tự động Ô tô chạy bằng pin ô tô tự động Ô tô chạy bằng điệnTop 10 ô tô điện thường gặp Quả sung Ure vào Ô tô điện? Xe tự động tiết kiệm nhiên liệu Mẫu 3 mới củaesla nhắm thẳng vào dòng ô tô điện Dòng xe tự động Tiết kiệm nhiên liệu Cuối cùng tất cả các phương tiện đều chạy điện? Xe ô tô điện? Một chiếc ô tô điệnAutoHybrid Ô tô thực hiện một chuyển đổi - Chuyển đổi ô tô điện
Các bài viết liên quan về HowStuffWorks
Các Liên kết Tuyệt vời khác
Nguồn
Car Wraps hoạt động như thế nào?
Cho thuê ô tô điện hoạt động như thế nào?
Cách hoạt động của ô tô điện
Cách trượt ô tô chính xác