Sạc pin xe điện mất 30 phút, đổi pin chỉ mất 3 phút, tại sao các trạm đổi pin không phổ biến như trạm sạc?

Theo tuyên bố của Tesla, mỗi trạm sạc Supercharger của công ty – nơi cung cấp nguồn điện lớn nhất và tốc độ sạc nhanh nhất cho những chiếc xe điện – có thể cung cấp đủ năng lượng đủ để chiếc xe của bạn di chuyển hơn 320km trong vòng 15 phút sạc. Không phải trạm sạc nào cũng có tốc độ sạc nhanh như vậy. Chiếc xe điện Atto 3 của hãng BYD sẽ cần đến 45 phút để sạc từ 0% đến 80% cho khối pin 80 kW của nó.

Nhưng hãng xe điện Nio của Trung Quốc lại có một giải pháp khác để vừa giúp khối pin trong xe bạn được nạp đầy năng lượng, nhưng vẫn không mất thời gian chờ đợi. Câu trả lời nằm ở các trạm đổi pin do hãng xây dựng trên khắp Trung Quốc. Thay vì phải chờ đến hàng chục phút hoặc hàng tiếng đồng hồ để sạc pin, các trạm đổi pin của hãng Nio chỉ cần 3 phút để thay cho một khối pin đã được sạc đầy vào chiếc xe của bạn.

Không chỉ có thời gian đổi pin nhanh hơn, dịch vụ đổi pin này còn cho phép khách hàng tốn ít chi phí hơn khi không phải trả tiền mua pin khi mua xe, nhưng bù lại sẽ phải đóng phí thuê pin hàng tháng.

Thế nhưng Nio lại là một trong số ít hãng xe điện đang triển khai các trạm đổi pin này. Trước đây, hãng xe Tesla cũng từng có dự định triển khai một mạng lưới các trạm đổi pin này nhưng sau đó thay đổi quyết định và chuyển sang xây dựng các trạm sạc siêu nhanh Supercharger.

Tại sao cho đến giờ các trạm đổi pin này không phổ biến, đặc biệt khi so với các trạm sạc pin xe điện như hiện nay?

Xây dựng một trạm đổi pin tốn kém hơn

Theo dữ liệu của Future Energy, chi phí xây dựng một trạm sạc xe điện cấp độ 3 ở Mỹ, với khả năng sạc đầy xe điện trong vòng 20 đến 30 phút, ước tính khoảng 40.000 USD. Chi phí đó không chỉ dành cho việc nâng cấp các bản mạch hệ thống điện, cảm biến giám sát điện năng, bộ chuyển tải mà còn cả chi phí xây dựng các công trình liên quan.

Trong khi đó, không giống như thay pin điện thoại hay xe máy điện, chi phí cho việc xây dựng một trạm đổi pin ô tô điện phức tạp hơn nhiều và dĩ nhiên cũng tốn kém hơn. Mỗi khối pin ô tô điện có thể nặng đến hàng trăm kg với các kết nối điện phức tạp, do vậy cần có một hệ thống máy móc tự động đi kèm để việc đổi pin diễn ra nhanh chóng và an toàn.

Theo hãng Nio, hãng xe điện Trung Quốc này là một trong số ít các công ty triển khai mạng lưới trạm đổi pin xe điện, chi phí xây dựng mỗi trạm đổi pin của công ty lên đến 500.000 USD – gấp hơn 10 lần một trạm sạc siêu nhanh cấp độ 3 kể trên. Ngay cả khi triển khai trạm đổi pin thế hệ mới, hãng Nio cũng chỉ kỳ vọng cắt giảm chi phí mỗi trạm xuống còn ½ - khoảng 250.000 USD.

Thiết kế pin chưa được chuẩn hóa

Đây là thách thức dễ thấy khi muốn triển khai một mạng lưới rộng lớn các trạm đổi pin xe điện. Với kích thước lớn và nặng, việc đổi pin xe điện thường cần một hệ thống cơ khí với cánh tay robot tự động để tháo lắp khối pin trên xe điện.

Với chi phí triển khai lớn, một hệ thống như vậy sẽ trở nên tối ưu hơn nếu các khối pin này được chuẩn hóa theo cùng một kích thước. Là công ty đang triển khai một mạng lưới đổi pin rộng lớn, Nio chính là hãng xe điện tích cực nhất trong nỗ lực này. Cho dù có 3 dòng xe khác nhau về kích cỡ, nhưng các xe điện của Nio đều dùng các khối pin có chung kích thước và hình dáng để việc đổi pin diễn ra dễ dàng hơn.

Nhưng một điều đáng chú ý đối với Nio là dù có cùng kích thước và hình dáng, công ty vẫn cung cấp cho người dùng 3 khối pin với dung lượng điện năng khác nhau, bao gồm 70Wh, 75Wh và 100Wh. Người dùng có thể linh hoạt thay đổi giữa các dung lượng pin này tùy theo gói thuê pin mà họ sử dụng.

Nhưng nhìn trên quy mô rộng lớn hơn, với một mảng kinh doanh mới bắt đầu trở nên phổ biến như xe điện, rất khó có thể thuyết phục được các công ty khác cùng sử dụng một thiết kế pin tiêu chuẩn. Thậm chí chính trong mỗi hãng có nhiều loại pin khác nhau, tương ứng với các thiết kế khác nhau của mỗi dòng xe.

Còn với các trạm sạc xe điện, những hãng xe khác nhau hoàn toàn có thể dùng chung cổng sạc để nạp đầy cho khối pin trên xe của mình. Thậm chí thay vì các công ty phải tự đứng ra triển khai mạng lưới trạm sạc, các công ty bên ngoài cũng có thể triển khai một mạng lưới trạm sạc để dùng chung cho tất cả các hãng xe và thu phí người dùng mỗi khi sạc – tương tự như việc xây dựng một cây xăng để dùng chung cho mọi loại xe.

Tháo lắp pin thường xuyên có thể gây hỏng hóc

Bên cạnh đó, một nguy cơ cũng thường được tính đến cho việc đổi pin xe điện là khả năng hỏng hóc khi tháo lắp thường xuyên. Như mọi sản phẩm khác, việc tháo lắp thường xuyên các bộ phận đều có nguy cơ gây ra hỏng hóc, đặc biệt là ở những điểm tháo lắp ốc, các điểm bắt vít … liên quan đến linh kiện này.

Đó là chưa kể các rủi ro hỏng hóc khác liên quan trực tiếp đến khối pin khi được đưa ra khỏi xe và thay thế bằng một khối pin khác. Ngay cả khi quá trình này được thực hiện bằng các robot tự động hóa, không gì có thể đảm bảo sẽ không có lỗi nào xảy ra trong quá trình thực hiện.

Không giống như các sản phẩm thông thường, mỗi hư hỏng liên quan đến khối pin trên xe điện lại đi kèm với các rủi ro nguy hiểm đến hoạt động của toàn bộ chiếc xe cũng như tính mạng những người ngồi trong chiếc xe đó. Dĩ nhiên không nhiều hãng chấp nhận rủi ro này khi giải pháp xây dựng các trạm sạc an toàn hơn.

Công nghệ sạc pin vẫn đang tiếp tục phát triển

Một yếu tố khác càng khiến các công ty ngần ngại bắt tay vào xây dựng mạng lưới trạm đổi pin đến từ công nghệ sạc nhanh. Cùng với sự bùng nổ của xe điện, hàng loạt công nghệ pin mới cũng như công nghệ sạc nhanh mới cũng được giới thiệu.

Một ví dụ cho bước tiến này là công nghệ làm mát dây sạc điện do Phòng Khoa học Vật lý và Sinh học của NASA nghiên cứu phát triển. Nhờ công nghệ này, dây sạc điện có thể chịu được dòng điện có cường độ lên tới 1.400 Amp – cao hơn gấp đôi cường độ dòng điện trong trạm sạc Supercharger của Tesla hiện nay, vốn chưa đến 600 Amp. Nghiên cứu này hứa hẹn giúp một chiếc Tesla có thể sạc đầy pin trong vòng 5 phút mà không gây nguy hiểm cho hệ thống sạc. Tuy nhiền điều đáng tiếc là các hệ thống dây sạc cũ sẽ không thể sử dụng công nghệ mới này mà phải thay thế toàn bộ.

Bên cạnh đó, cho dù các trạm đổi pin như của hãng Nio có thể đổi pin cho xe trong thời gian ngắn, cánh tay robot của hãng chỉ có thể đổi pin cho một xe mỗi lần, muốn tăng số lượng xe được đổi pin chỉ còn cách lắp đặt thêm các cánh tay robot khác, nghĩa là chi phí sẽ lên cao hơn đáng kể hiện tại. Trong khi đó các hệ thống trạm sạc đều có thể sạc được cho nhiều xe cùng lúc, tùy thuộc vào số lượng trụ sạc điện.

Cho dù vậy, các trạm đổi pin lại cho thấy tiềm năng thành công lớn đối với các loại xe máy điện. Một điển hình của trường hợp này là hãng Gogoro. Không gặp phải các vấn đề về khối lượng cũng như quá trình tháo lắp phức tạp, tốn kém, ưu điểm về thời gian thay pin nhanh chóng, giá rẻ đã giúp những chiếc xe hãng này trở nên phổ biến hơn hẳn so với các đối thủ khác.