Hồi tháng 4, chắc hẳn bạn đã nghe tin tức gây chấn động: CATL, nhà sản xuất pin xe điện lớn nhất thế giới, công bố một loại pin sạc siêu nhanh có thể cung cấp phạm vi hoạt động 520 km chỉ sau 5 phút sạc. Đi kèm với đó là những thuật ngữ ấn tượng như pin LFP có tầm xa 800 km và tốc độ sạc đỉnh 12C.
Thông tin này, như mong đợi, đã thu hút sự chú ý khổng lồ từ truyền thông. Các trang tin công nghệ uy tín như EE Times hay IEEE Spectrum đã có những bài phân tích sâu sắc. Tuy nhiên, nhiều trang tin phổ thông lại chỉ tập trung vào con số “5 phút sạc” giật gân mà bỏ qua một chi tiết quan trọng hơn nhiều được các chuyên gia chỉ ra: để làm được điều đó, bộ sạc cần phải cung cấp một mức công suất lên tới 1-Megawatt (1 MW).
Và đây là lúc câu chuyện từ một cuộc cách mạng công nghệ có nguy cơ trở thành một cơn ác mộng về hạ tầng.
Con Số 1-Megawatt “Biết Nói”: Lớn Đến Mức Nào?
Trước hết, cần phân biệt rõ Năng lượng (Energy) và Công suất (Power). Năng lượng là khả năng thực hiện công việc (đo bằng kWh, quyết định tầm xa của xe), trong khi Công suất là tốc độ thực hiện công việc đó (đo bằng kW, quyết định tốc độ sạc). Nhiều phóng viên đã nhầm lẫn hai khái niệm này, và lầm tưởng rằng pin có thể phát triển nhanh như định luật Moore của chip máy tính, trong khi thực tế chúng khác nhau hàng bậc độ lớn.
Việc cung cấp, truyền tải và kết nối 1 MW công suất là một thách thức kỹ thuật khổng lồ.
- Để dễ hình dung: Một ngôi nhà trung bình ở Mỹ được định mức công suất đỉnh là 24 kW. Những ngôi nhà mới hơn, lớn hơn có thể đạt 48 kW. Như vậy, một trạm sạc 1 MW có công suất tương đương với 20 đến 40 ngôi nhà hoạt động hết công suất cùng một lúc.
- Thách thức kỹ thuật: Toàn bộ 1 MW công suất này phải được truyền qua một sợi cáp duy nhất mà người dùng cuối phải tự tay cắm và rút. Ngoài thực tế, các đầu cắm này phải đối mặt với thời tiết, sự sơ suất và thậm chí là sự phá hoại của người dùng.
Bài Toán Lưới Điện: “Nhu Cầu Của Số Đông vs. Nhu Cầu Của Số Ít”
Vấn đề còn trở nên phức tạp hơn khi nhìn vào tác động lên lưới điện. Tác giả bài viết trên EE Times đã đặt ra những câu hỏi rất thực tế:
- Bao nhiêu trạm sạc 1 MW có thể hoạt động đồng thời trong một khu vực?
- Nếu một vài trạm sạc công suất lớn hoạt động gần nhau, liệu chúng có gây ra hiện tượng sụt áp (brownout) cho các hộ gia đình và doanh nghiệp lân cận không? (Hãy tưởng tượng cảnh: “Xin lỗi, nhà bạn bị sụt áp vì tôi đang sạc xe, chỉ vài phút nữa là xong thôi.”)
- Hay những người dùng khác sẽ phải xếp hàng chờ đợi, vì lưới điện không thể phục vụ nhiều “quái vật” 1 MW cùng lúc? Nếu vậy, tốc độ sạc siêu nhanh sẽ bị giảm xuống, và chúng ta lại quay về với thời gian sạc 20-30 phút quen thuộc.
Đây là một tình thế hoàn toàn khác với các trạm xăng. Tại trạm xăng, năng lượng nằm trong chính xăng, và việc chuyển nó vào xe chỉ cần một động cơ bơm công suất nhỏ khoảng 750 W. Do đó, nhiều cột bơm hoạt động cùng lúc gần như không gây gánh nặng cho lưới điện. Một công viên sạc với 8 hay 10 “cột bơm điện” 1 MW hoạt động cùng lúc là một viễn cảnh khó có thể thực hiện được ở thời điểm này.
Điều này dẫn đến một tình thế tiến thoái lưỡng nan, được ví như trong phim “Star Trek”: Liệu chúng ta sẽ ưu tiên “nhu cầu của số đông lớn hơn nhu cầu của số ít” – tức là hy sinh tốc độ sạc của một người để đảm bảo sự ổn định cho cả cộng đồng? Hay sẽ ưu tiên “nhu cầu của một người lớn hơn nhu cầu của số đông” – cho phép một chiếc xe sạc siêu nhanh và chấp nhận rủi ro cho những người khác?
Lời Giải Nào Cho Tương Lai?
Các nhà nghiên cứu có thể đang mô hình hóa tình huống này bằng lý thuyết hàng đợi. Một số giải pháp tiềm năng bao gồm việc lắp đặt các hệ thống pin lưu trữ năng lượng (BESS) tại chỗ để làm bộ đệm, sạc vào ban đêm và xả ra vào ban ngày. Tuy nhiên, nếu tất cả mọi người đều sạc vào ban đêm, sự chênh lệch nhu cầu ngày-đêm sẽ biến mất.
Hiện tại, có hai yếu tố giới hạn tốc độ sạc:
- Tốc độ cung cấp của trạm sạc: Phổ biến từ 150-350 kW, một số ít có thể đạt 500 kW.
- Tốc độ tiếp nhận của pin trên xe: Phổ biến từ 50-500 kW, nhưng rất ít xe có thể đạt mức tối đa.
Thông báo của CATL cho thấy họ đã giải quyết được vấn đề thứ hai – tạo ra một viên pin có thể “chịu” được dòng sạc cực lớn. Nhưng vấn đề thứ nhất – làm thế nào để cung cấp dòng sạc đó – vẫn là một rào cản khổng lồ về hạ tầng.
Góc Nhìn XecoV
Bài phân tích từ EE Times đã chỉ ra một sự thật quan trọng: nút thắt cổ chai của xe điện không còn hoàn toàn nằm ở công nghệ pin, mà đang dịch chuyển sang vật lý và kinh tế của lưới điện. Thông báo của CATL là một thành tựu đáng kinh ngạc trong phòng thí nghiệm và là một tiêu đề marketing hoàn hảo, nhưng nó cũng vô tình phơi bày điểm yếu lớn nhất của hạ tầng xe điện hiện tại.
Ở những nơi có hạ tầng lưới điện chưa thực sự vững chắc, việc triển khai đồng loạt các trạm sạc megawatt nghe còn xa vời hơn. Cuộc đua giờ đây không chỉ là giữa các nhà sản xuất pin, mà là giữa các quốc gia trong việc nâng cấp mạng lưới điện của mình.
Có thể thấy, sạc 5 phút là một cột mốc công nghệ, nhưng hành trình để biến cột mốc đó thành một trải nghiệm tiện lợi, sẵn có cho hàng triệu người dùng tại các trạm sạc công cộng không được đo bằng phút, mà bằng hàng tỷ đô la đầu tư vào hạ tầng và có thể là hàng thập kỷ. Cho đến lúc đó, sạc 20-30 phút vẫn sẽ là tiêu chuẩn vàng thực tế của chúng ta.
