Xe ô tô điện có thực sự tiết kiệm nhiên liệu hơn xe xăng?

Ô tô điện đang là xu thế tất yếu của thế giới, được khẳng định bằng doanh số ngày càng lớn cũng như ngày càng có nhiều hãng xe tham gia, nhiều chủng loại xe điện ra đời. Nhưng liệu xe ô tô điện có thực sự tiết kiệm nhiên liệu hơn xe xăng/dầu không? Có thực sự bảo vệ môi trường hơn không?

Xe điện VINFAST VF6

Ô tô điện sử dụng một hoặc nhiều động cơ điện để cung cấp năng lượng cho xe chạy. Nhiều người cho rằng ô tô điện tốn nhiên liệu để tạo ra pin và nguồn điện để duy trì hoạt động dẫn đến tiêu tốn năng lượng xã hội không thua kém gì xe chạy xăng/dầu.

Bài toán đặt ra là: nếu ta lấy 1 lít xăng đốt trong nhà máy điện để làm ra điện, lấy số điện tạo ra đó nạp vào xe điện thì xe đó đi được bao nhiêu Km? So sánh với dùng 1 lít xăng đó đổ vào xe chạy xăng? Với giả thiết 2 xe nặng bằng nhau.

Hiệu suất động cơ xăng thấp (khoảng 10%)

Xe điện nó có ưu thế lớn nhất, là hiệu suất. Tại sao?  Để trả lời câu hỏi này chúng ta khảo sát xe xăng trước.

Các thông số đã biết:

- Hệ số cản lăn khoảng 0.023

- Năng suất tỏa nhiệt của xăng khoảng 40 MJ/kg

Hệ số cản lăn bánh xe (Lý thuyết ô tô máy kéo – Nguyễn Hữu Cẩn)

Con xe xăng "Quốc Dân" là Toyota Vios, quảng cáo ăn xăng 6l/100km, nhưng thiên hạ chấp nhận mức 8l . 8l xăng = 7kg = 280 MJ / 100km.

Nếu lực đẩy là 1kg, làm tròn là 10N, thì đi 1 mét là 10 J, đi 1 ức = 100k mét là tròn 1 MJ.

Toyota Vios nặng 1,1 tấn, hệ số ma sát hiện nay là 0,023, là lực đẩy đủ chạy = 25kg. Vâng thế thôi ạ, è cổ ra đẩy là thắng lực ma sát tĩnh và tăng tốc, khi xe lăn rồi thì chỉ thế. Như vậy, với lực ma sát 25kg, thì em Vios đi 100k mét = 100km là 25MJ.

Như vậy, hiệu suất của cái xe ấy chỉ trên dưới 10% (25MJ/280MJ), đường rất tốt ăn 6 lít thì may ra là 10%, còn đường thường thì hiệu suất thấp hơn.

Ờ kìa, chúng ta vẫn học, đầu máy hơi nước piston hiệu suất 7%, máy hơi nước turbine đời cổ là 13% (lúc đó nhiệt độ hơi dưới 150 C), nhà máy nhiệt điện hiện nay ít nhất là hơn 30% (nhiệt độ hơi 300C), máy nổ đạt trên 30%, nhà máy điện "hậu hiện đại" trên 40%, với nhiệt độ hơi 400C  , và lấy trực tiếp gas nóng làm plasma phun qua từ trường phát điện 1 chiều...Thế sao động cơ xe hơi lại tệ thế nhỉ ?

Động cơ của các thiết bị thuận lợi hơn, như tầu biển, như đầu tầu hỏa diesel... , cũng chỉ ít tệ hơn chút, chúng đạt 13%-15%, thấp hơn nhiều "lý thuyết".

Động cơ Dual VVTi của Toyota Vios chỉ có hiệu suất khoảng 10%

Đó là vì, động cơ, ví dụ đây là xe hơi, thì phải làm công suất max là max yêu cầu. Thế nhưng, phần lớn số xế và số xe, thì cả đời họ - chúng nó chưa từng chạy công suất max. Bình thường, xe chạy ở công suất rất thấp so với công suất max. Trong khi đó, công suất tối ưu ở gần max, không xa được. Khi chạy quá yếu so tối ưu, thì khí rò qua séc măng nhiều, tỷ lệ đốt thấp, áp suất đốt thấp, nhiệt độ đốt thấp ... dẫn đến suy sụp hiệu suất.

Có một cái mà hiệu suất luôn gần max, là đầu hơi nước piston, bù lại là "tốc độ quay" quá thấp, máy nặng như núi, người ta dùng cân nặng đó làm ma sát kéo toa.  Tất cả các dự án lấy piston hơi nước làm xe bộ hành như xe hơi đều xịt.

Còn xe máy xăng thì tệ hại hơn nhiều ô tô, hiệu suất chỉ trên dưới 5%.

Động cơ ô tô điện có hiệu suất cao khoảng 50-70% bất chấp tốc độ

Động cơ điện có hai ưu thế:

1- chạy nhanh chậm thì cũng thay đổi hiệu suất, nhưng ít

2- tỷ lệ giữa công suất / cân nặng kích thước giá cả rất lớn

Động cơ ngày nay là Brushless, rất nhỏ khỏe và hiệu suất cao, cũng dễ chạy dải rộng, nên được dùng cho cả điều hòa và xe cộ.

Do đó làm công suất lớn thoải mái. Ví dụ Vios quốc dân là xe trung trung, thì lắp máy max 107 HP = 80 kW, hàng sang ví dụ Toyota Land Cruise là 305 kW. Cùng cỡ đó, thì cũng hạng trung trung, Vinfast VF8 lắp máy 300 kW, Tesla hạng sang 1000kW.

Hiệu suất của động cơ điện chạy pin, bao gồm cả xạc-xả, là 50%-70%, bất chấp tốc độ.

Như vậy, động cơ điện tiết kiệm nhiên liệu hơn từ 1,5-2 lần

Như vậy, nếu tính cả khâu phát điện ở nhà máy với hiệu suất nhà máy 30%, rồi dẫn về nạp pin, hiệu suất đến lúc chạy xe là 15%-20% (lấy 50-70% nhân 30%), hay hơn nữa. Cao gấp 1,5 đến 2 lần xe xăng, và kinh tế hơn nhiều vì xăng dầu chạy xe là thứ nhiện liệu đắt nhất.

Ví dụ, Ước lượng nhẩm nhanh, mỗi lít xăng = 0,9 kg = 36 MJ = 10 kWh. Vinfast VF8 có pin 90kWh = 324 MJ = 9 lít xăng.

VF8 đi 100km mất 2,2 lít xăng

Nhưng VF8 đi 470km "tiêu chuẩn". Thực tế các bạn đi còn 8% pin đường cao tốc là 360km. Lấy số 360 đó đi, thì 8 lít xăng đi được 360km, 100km hết 2,2 lít xăng. Tức là trong nhà máy điện tương ứng mất 7,3 lít (2,2/30%). Mà chúng ta biết Vinfast VF8 là loài xe khá nặng, hàng "trung bình sang" 2,55 tấn.

Cùng loại công suất và cân nặng như VF8, chúng ta lấy thí dụ Toyota Land Cruise máy xăng đi hết khoảng 15 lít/100km.

Như vậy, có đáp án bài toán ở trên, cùng 1 lít xăng đem vào nhà máy để đốt tạo ra điện, sau đó nạp số điện đó vào Pin xe điện thì xe điện sẽ đi được đoạn đường dài gấp 1,5-2 lần nếu ô tô chạy xăng dùng 1 lít xăng đó. Vậy  ô tô điện thực sự tiết kiệm hơn xe chạy xăng/dầu, và tiết kiệm hơn khoảng 1,5-2 lần. Đương nhiên là đồng nghĩa với việc giảm khí thải tiêu hao (tính ở nhà máy tạo ra điện) và bảo vệ môi trường hơn.

(Theo Trần Phúc Hương)