Biến đổi khí hậu và sự nóng lên toàn cầu trong 2 thập kỷ gần đây đã buộc các nhà sản xuất xe ô tô phải chuyển hướng nghiên cứu và phát triển phương tiện mới sử dụng nhiên liệu sạch và giảm phát thải ra môi trường. Vì vậy xe điện chính là mục tiêu hướng đến của nhiều nhà sản xuất xe hơi. Cũng từ đây mà nhiều thương hiệu xe ô tô điện mới ra đời, điển hình là Tesla.
Dù là phương tiện của tương lai, nhưng do vẫn đang trong giai đoạn đầu phát triển nên chi phí sản xuất của xe điện rất cao, dẫn đến giá xe ô tô điện khi được bán ra thị trường vẫn rất đắt đỏ. Cụ thể, mẫu xe điện có giá thấp nhất hiện nay của Tesla chính là mẫu Model 3, phiên bản tiêu chuẩn, dẫn động cầu sau, hiện đang được niêm yết ở mức 35.000 USD. Mức giá này tương đương với một chiếc Mercedes-Benz C-Class ở cùng thị trường.
Tesla là một trong những hãng xe điện nổi tiếng và đắt đỏ nhất hiện nay
Có thể thấy chiếc ô tô điện giá rẻ nhất của Tesla đã có giá tương đương với một chiếc xe sang Entry Level tại thị trường Mỹ. Vậy còn mẫu xe nào có giá cao hơn nữa không? Câu trả lời là có. Các dòng sản phẩm của Tesla hiện nay bao gồm Tesla Model 3, Tesla Model S, Tesla Model Y và Tesla Model X. Trong đó, Tesla Model S và Tesla Model X được xem là hai dòng sản phẩm cao cấp nhất, có giá ben từ 85.000 USD cho đến 124.000 USD, tương đương với những chiếc xe thể thao và siêu xe đắt đỏ.
Nói cách khác, xe ô tô điện ở hiện tại vẫn đang được xem là thứ hàng xa xỉ và chưa thể đáp ứng được mục tiêu nhân rộng phổ biển để trở thành xe phổ thông trên toàn thị trường. Vậy yếu tố nào khiến cho giá xe ô tô điện đắt đến vậy? Được biết, bộ pin lưu trữ điện năng trên xe đang là trang bị đắt đỏ nhất, chiếm đến 1/3 chi phí sản xuất của xe. Chính vì vậy, giảm được giá pin sẽ giúp hạ chi phí sản xuất, qua đó hạ giá thành của xe ô tô điện.
Vì sao pin xe ô tô điện lại đắt đến thế?
Yếu tố khiến cho giá trị của pin xe ô tô điện luôn ở mức cao là do thành phần cấu tạo nên bộ pin. Về cơ bản, xe ô tô điện lấy năng lượng từ bộ pin lithium-ion, tương tự như loại pin cấp điện cho laptop hay điện thoại thông minh, khác biệt duy nhất chính là pin xe điện có kích thước lớn hơn nhiều, cho phép chứa năng lượng nhiều hơn và cung cấp được nhiều điện hơn.
Bộ pin xe chiếm tỷ trọng cao trong chi phí sản xuất xe điện
Chi tiết đắt giá nhất trên mỗi bộ pin chính là phần cực âm. Chi tiết này chứa các nguyên tố quan trọng giúp tích trữ và giải phóng năng lượng của bộ pin. Các nguyên tố bên trong cực âm là những nguyên tố hiếm và rất đắt đỏ như cô-ban, ni-ken, lithium và manga. Các kim loại này đều nằm trong lòng đất, vì vậy cần đòi hỏi quá trình khai thác, xử lý và chuyển hóa để trở thành hợp cháta hóa học có độ tinh khiết cao. Chi phí sản xuất tiêu tốn rất nhiều nhân lực, vật lực và thời gian, khiến cho thành phẩm cuối rất đắt đỏ.
Đắt ở đây là bao nhiêu?
Với tỷ giá và kích thước pin tiêu chuẩn cho xe ô tô điện ở thời điểm hiện tại, trung bình mỗi bộ pin cần thiết để vận hành xe ô tô điện thường có giá khoảng 7.350 USD (170 triệu đồng). Được biết, mức giá này đã giảm rất nhiều, đến 87% trong thập kỷ vừa qua.
Vào năm 2010, mỗi kWh điện từ bộ pin có giá lên đến 1.183 USD (hơn 27 triệu đồng). Con số này ở thời điểm hiện tại là 156 USD (3,6 triệu đồng), nhưng vẫn cao hơn mức 100 USD nếu so sánh với một chiếc xe động cơ đốt trong tương đương.
Làm sao để hạ giá thành pin xe ô tô điện?
Sau 10 năm, chi phí cho mỗi kWh điện đã giảm đáng kể, vì vậy giá thành của bộ pin hiện tại sẽ không còn giảm nhanh như vậy. Tuy nhiên, chi phí mỗi kWh điện trên pin Lithium-ion dự kiến sẽ giảm xuống mức 93 USD vào năm 2024.
Để đạt được mức giảm trên, các nhà sản xuất pin xe điện phải thay thế nguyên liệu cô-ban đắt đỏ bằng ni-ken. Việc thay thế cô-ban bằng ni-ken có hai lợi ích, một là giá thành của ni-ken rẻ hen và lưu trữ được nhiều năng lượng hơn, qua đó giúp nhà sản xuất giảm lượng nguyên liệu cần sử dụng. Mặt khác, lợi thế của cô-ban so với niken chính là chất liệu này không bị quá nhiệt hoặc bắt lửa dễ dàng, điều này khiến các nhà sản xuất cần điều chỉnh và nghiên cứu tính năng an toàn khi sử dụng chất liệu thay thế.
Cuối cùng, các nhà sản xuất pin cần thống nhất quy chuẩn về bộ pin, kích thước, thiết kế và chuẩn cắm nhằm chuẩn hóa pin cho xe điện thay vì phát triển mỗi dòng xe điện sử dụng một loại pin riêng.
Các thương hiệu sản xuất pin lớn nhất hiện nay là ai?
Các công ty của châu Á hiện đang chiếm lĩnh thị trường sản xuất cell pin lithium-ion, chiếm đến 80% lượng pin hiện có trên thị trường. Trung Quốc có lẽ là quốc gia chiếm tỷ trọng cao nhất trong số đó. Châu Âu hiện cũng đang triển khai xây dựng thêm các nhà máy sản xuất cell pin với mục tiêu vượt qua Bắc Mỹ vào năm 2021.
Trong lĩnh vực cung cấp pin cho xe điện, công ty Panasonic hiện đang dẫn đầu, nhưng LG Chem của Hàn Quốc cũng đang vươn lên mạnh mẽ và chiếm được 25% thị phần. Tại Mỹ, liên doanh Tesla và Panasonic hiện đang là nhà sản xuất pin lớn nhất trong số các doanh nghiệp mới.
Mọi loại pin xe điện có giống nhau không?
Kể từ khi được thương mại hóa vào năm 1991, công nghệ pin Lithium-ion đã rất được ưa chuộng trên thị trường pin sạc. Sau nhiều năm có mặt trên thị trường, tuổi thọ, công suất, trọng lượng và giá thành của pin đã liên tục được cải thiện. Từ việc chỉ sử dụng cho các thiết bị ghi hình và âm thanh nhỏ gọn, pin Lithium-ion hiện nay đã được đưa lên sử dụng cho xe ô tô và thậm chí là phà.
Tương tự như các loại pin khác, cell pin lithium-ion gồm 2 điện cực và điện dung có vài trò làm cầu nối dòng điện giữa hai điện cực. Mỗi loại pin lithium sẽ sử dụng vật liệu khác nhau, có khả năng tích trữ lượng điện khác nhau.
Các hệ thống trữ điện lưới hoặc xe điện có phạm vi hoạt động ngắn có thể sử dụng các nguyên tố điện cực rẻ hơn, kết hợp giữa lithium, sắt và phốt phát. Với các loại xe hiệu năng cao, các nhà sản xuất xe điện sẽ sử dụng các hợp chất nguyên tố đặc hơn như lithium-niken-mangan-coban ôxít hoặc lithium-niken-coban-nhôm ô xít.
Ngoài ra, các nhà sản xuất pin còn thực hiện các hiệu chỉnh nâng cao nhằm nâng khả năng hoạt động, tốc độ sạc và cân bằng các yếu tố khác như khả năng chống bắt lửa.
Còn cách nào giúp giảm giá xe ô tô điện không?
Một cách để giảm giá thành xe ô tô điện chính là tối ưu quá trình sản xuất cũng như máy móc cần thiết để sản xuất. Tesla đã đặt chế tạo một máy đúc lớn nhất thế giới có khả năng sản xuất toàn bộ phần đuôi xe từ nhôm đúc nguyên khối.
Việc tích hợp bộ pin của xe vào xát-xi của xe cũng giúp cắt giảm được một lượng lớn nguyên liệu cần có để tạo nên khung sườn của xe. Trong khi đó mô-tơ điện của xe, chiếm 10% giá trị xe có thể rẻ thêm 5% trong vài năm tới nhờ vào cải tiến về cả vật liệu lẫn khả năng truyền dẫn điện giữa bộ pin, mô-tơ và bánh xe.
Trung Quốc đang đứng đầu thế giới về mảng xe điện
Có thể nói Trung Quốc hiện đang dẫn đầu gần như mọi mảng trong ngành công nghiệp xe điện. Theo thống kê, mặc dù nhiều vật liệu để sản xuất pin đều được khai thác ở úc, Công Gô và Chi lê, nhưng Trung Quốc đang là nơi xử lý đến 80% các nguyên liệu như lithium, côban và các loại vật liệu thô khác trở thành nguyên tố hóa học cần thiết cho sản xuất pin. Trung Quốc hiện cũng đang phụ trách chính trong việc sản xuất các phụ kiện cấu thành pin như: cực âm, cực dương, dung môi và màng ngăn cách.
Tuy nhiên, vẫn có một số quá trình mà Trung Quốc hiện chưa thể làm chủ, cụ thể là thiết kế bóng bán dẫn và phần mềm, đây là hai linh kiện quan trọng cần có khi xe ô tô điện ngày càng hiện đại và có khả năng kết nối và tự động hóa. Hiện tại, chưa đến 5% chip xử lý cho xe ô tô điện được sản xuất tại Trung Quốc.
Giá cả đắt đỏ có phải là rào cản duy nhất giữa người dùng và ô tô điện?
Ngoài giá thành đắt đỏ, một yếu tố nữa khiến xe ô tô điện không hấp dẫn với người tiêu dùng chính là phạm vi hoạt động. Trong khi các mẫu xe ô tô điện đắt nhất thị trường hiện nay có phạm vi hoạt động khoảng 640km với một lần sạc, thì các dòng xe điện rẻ hơn lại có phạm vi hoạt động ngắn hơn, khiến người dùng lo ngại về sự bất tiện trong khi sử dụng.
Chính phủ cũng như các nhà sản xuất xe ô tô hiện đã cùng hợp tác nhằm xây dựng cơ sở hạ tầng hệ thống trạm sạc điện, qua đó giúp người dùng bớt đi nỗi lo về việc không tìm thấy trạm sạc khi đi đường dài. Nhiều quốc gia như Trung Quốc, Đức cho đến Canada hiện đang tiến hành dự án xây dựng hệ thống trạm sạc điện, đây không chỉ là cách nhằm nâng cấp cơ sở hạ tầng mà còn được xem là giải pháp đối phó với vấn đề suy thoái kinh tế do đại dịch Covid-19.
Được biết, hàng triệu trạm sạc xe điện đã và đang được xây dựng trên khắp các tuyến cao tốc, ngoại ô, trung tâm mua sắm, bãi gửi xe. Tuy nhiên vẫn còn một trở ngại là các trạm sạc này sẽ không tương thích với tất cả các dòng xe điện hiện có trên thị trường. Ngoài ra, việc sạc pin xe điện dự kiến cũng diễn ra chủ yếu ở nhà nhiều hơn thay vì ở các trạm sạc điện, đồng nghĩa rằng người dùng phải chi thêm ít nhất 1.000 USD cho mỗi hệ thống sạc điện tại gia.
Xe ô tô điện trong tương lai sẽ ra sao?
Trong vài năm trở lại đây, rất nhiều phát minh mới liên quan đã được ứng dụng vào thực tiễn. Công ty Sila Nanotechnologies đã thực hiện dùng silicon thay thế cho chì ở cực dương nhằm tăng thời gian sử dụng. Toyota Motor Corp và một số công ty Startups của Mỹ cũng đang chạy đua để thương mại hóa dòng pin Lithium-ion thể rắn mới. Được biết dòng pin Li-ion thể rắn có khả năng chống bắt lửa tốt hơn, tăng khả năng lưu trữ năng lượng và có chi phí sản xuất thấp hơn.
Contemporary Amperex Technology (CATL) cũng đã sẵn sàng tung ra dòng pin có tuổi thọ siêu dài, lên đến 16 năm và 2 triệu km. Một bộ pin ở thời điểm hiện tại có thời gian bảo hành tiêu chuẩn là 8 năm hoặc 240.000 km, nhỏ hơn rất nhiều so với dòng pin mới của CATL. Điều này có nghĩa rằng một bộ pin của CATL có khả năng tái sử dụng cho nhiều loại phương tiện hoặc nhiệm vụ khác nhau. Sau khi một chiếc ô tô điện hết niên hạn sử dụng, bộ pin tuổi thọ cao này sẽ được chuyển đổi mục đích sử dụng sang các tác vụ khác cho đến hết vòng đời hoặc tái chế để tạo ra một bộ pin mới.
Lan Châu
