Giấc mơ về những chiếc xe điện có thể sạc pin ngay trong khi đang di chuyển trên đường cao tốc đang tiến một bước dài từ khoa học viễn tưởng đến thực tế. Tại Pháp, một dự án thí điểm mang tính cách mạng trên đường cao tốc A10 đã chính thức bước vào giai đoạn vận hành thực tế. Đây được xem là hệ thống đường cao tốc đầu tiên trên thế giới được trang bị công nghệ sạc động không dây, một giải pháp được kỳ vọng sẽ phá vỡ rào cản lớn nhất của việc điện khí hóa ngành vận tải: vấn đề về pin và thời gian sạc.
Con đường thí điểm tại Pháp với công nghệ sạc không dây cho xe điện
Từ phòng thí nghiệm ra đường cao tốc đang hoạt động
Dự án, với tên gọi "Charge as you drive" (Sạc khi xe chạy), là kết quả của sự hợp tác giữa một liên minh hùng hậu bao gồm nhà vận hành cao tốc VINCI Autoroutes, gã khổng lồ xây dựng VINCI Construction, công ty công nghệ sạc không dây Electreon và Đại học Gustave Eiffel. Sau nhiều năm thẩm định toàn diện trong phòng thí nghiệm, bao gồm các bài kiểm tra về độ bền và thử nghiệm trên mặt vỉa hè, công nghệ này đang được thử lửa trong môi trường thực tế.
Một đoạn đường dài 1,5 km trên tuyến cao tốc A10, cách Paris khoảng 40 km về phía tây nam, đã được lắp đặt các cuộn dây sạc cảm ứng bên dưới mặt đường. Các nguyên mẫu phương tiện, bao gồm xe tải hạng nặng, xe buýt và xe chở khách, hiện đang di chuyển qua đoạn đường này trong điều kiện giao thông thường ngày để thu thập dữ liệu. Dữ liệu thử nghiệm ban đầu được đánh giá là rất hứa hẹn, khi hệ thống có thể cung cấp công suất tối đa trên 300 kW và duy trì mức trung bình hơn 200 kW ở điều kiện tối ưu.
Phá vỡ rào cản của xe điện hạng nặng
Trong khi xe điện cá nhân đang ngày càng phổ biến, việc điện khí hóa các phương tiện giao thông hạng nặng như xe tải và xe buýt vẫn là một bài toán nan giải. "Gót chân Achilles" của chúng chính là bộ pin. Để có thể di chuyển quãng đường dài, một chiếc xe tải điện cần một bộ pin khổng lồ, nặng vài tấn, không chỉ làm tăng chi phí sản xuất mà còn làm giảm đáng kể sức chịu tải, tức là khả năng chở hàng hóa. Thêm vào đó, thời gian sạc đầy cho những bộ pin khổng lồ này có thể kéo dài nhiều giờ, gây gián đoạn nghiêm trọng cho hoạt động logistics.
Công nghệ sạc cảm ứng động (dynamic inductive charging) được thiết kế để giải quyết chính vấn đề này. Thay vì phải dừng lại tại các trạm sạc tĩnh, các phương tiện có thể nhận năng lượng liên tục ngay khi đang di chuyển. Điều này mở ra một khả năng mang tính cách mạng: các nhà sản xuất có thể trang bị cho xe tải các bộ pin nhỏ nhẹ hơn rất nhiều.
Một bộ pin nhỏ hơn đồng nghĩa với chi phí sản xuất thấp hơn, ít đòi hỏi vật liệu thô quý hiếm hơn, và quan trọng nhất là tăng sức chở hàng cho xe. Đây chính là yếu(tố) then chốt để giúp ngành công nghiệp vận tải bằng xe điện hạng nặng trở nên khả thi về mặt kinh tế và có thể cạnh tranh sòng phẳng với xe chạy dầu diesel.
Công nghệ "vô hình" dưới lớp nhựa đường
Về mặt kỹ thuật, hệ thống hoạt động dựa trên các cuộn dây sạc được lắp đặt ẩn bên dưới mặt đường. Khi được kích hoạt, chúng sẽ tạo ra một từ trường. Khi một phương tiện được trang bị cuộn dây nhận tương thích chạy qua, từ trường này sẽ tạo ra một dòng điện, được dùng để nạp vào bộ pin hoặc cung cấp trực tiếp cho động cơ.
Thách thức công nghệ nằm ở việc phải sắp xếp chính xác giữa cuộn dây truyền dẫn và cuộn dây nhận, đồng thời phải có một hệ thống phần mềm và cảm biến tích hợp để có thể theo dõi việc truyền tải điện năng trong thời gian thực. Hơn nữa, các vật liệu được sử dụng phải có độ bền cực cao để có thể chịu đựng được tình trạng giao thông đông đúc và các điều kiện thời tiết khắc nghiệt trong nhiều năm.
Ông Nicolas Notebaert, Giám đốc điều hành của VINCI Autoroutes, nhận định rằng việc triển khai công nghệ này trên mạng lưới đường chính của Pháp, kết hợp với các trạm sạc tĩnh, sẽ thúc đẩy mạnh mẽ quá trình điện khí hóa, qua đó giảm đáng kể lượng khí nhà kính từ lĩnh vực vận chuyển hàng hóa.
Cuộc đua toàn cầu về "cao tốc sạc"
Pháp không phải là quốc gia duy nhất nhìn thấy tiềm năng của các hệ thống đường sạc điện tiên tiến (ERS). Một cuộc đua công nghệ toàn cầu đang âm thầm diễn ra. Tại Đức, một đoạn đường sạc cảm ứng khác trên đường cao tốc A6, cũng sử dụng công nghệ của Electreon, đã bắt đầu được xây dựng. Các dự án thí điểm tương tự, sử dụng cả công nghệ cảm ứng (không dây) và dẫn điện (tiếp xúc trực tiếp), cũng đang được khám phá tại Mỹ, Trung Quốc, Hàn Quốc và Israel.
Dự án tại Pháp sẽ tiếp tục thu thập dữ liệu về độ tin cậy, nhu cầu bảo trì và chi phí vòng đời của hệ thống trong những tháng tới. Nếu các kết quả này chứng minh được tính khả thi về mặt kinh tế và kỹ thuật, công nghệ sạc cảm ứng động có thể sẽ được mở rộng trên hàng nghìn km đường ở Pháp và nhiều quốc gia khác, thay đổi mãi mãi cách chúng ta di chuyển.
Con đường thí điểm tại Pháp với công nghệ sạc không dây cho xe điện
Từ phòng thí nghiệm ra đường cao tốc đang hoạt động
Dự án, với tên gọi "Charge as you drive" (Sạc khi xe chạy), là kết quả của sự hợp tác giữa một liên minh hùng hậu bao gồm nhà vận hành cao tốc VINCI Autoroutes, gã khổng lồ xây dựng VINCI Construction, công ty công nghệ sạc không dây Electreon và Đại học Gustave Eiffel. Sau nhiều năm thẩm định toàn diện trong phòng thí nghiệm, bao gồm các bài kiểm tra về độ bền và thử nghiệm trên mặt vỉa hè, công nghệ này đang được thử lửa trong môi trường thực tế.
Một đoạn đường dài 1,5 km trên tuyến cao tốc A10, cách Paris khoảng 40 km về phía tây nam, đã được lắp đặt các cuộn dây sạc cảm ứng bên dưới mặt đường. Các nguyên mẫu phương tiện, bao gồm xe tải hạng nặng, xe buýt và xe chở khách, hiện đang di chuyển qua đoạn đường này trong điều kiện giao thông thường ngày để thu thập dữ liệu. Dữ liệu thử nghiệm ban đầu được đánh giá là rất hứa hẹn, khi hệ thống có thể cung cấp công suất tối đa trên 300 kW và duy trì mức trung bình hơn 200 kW ở điều kiện tối ưu.
Phá vỡ rào cản của xe điện hạng nặng
Trong khi xe điện cá nhân đang ngày càng phổ biến, việc điện khí hóa các phương tiện giao thông hạng nặng như xe tải và xe buýt vẫn là một bài toán nan giải. "Gót chân Achilles" của chúng chính là bộ pin. Để có thể di chuyển quãng đường dài, một chiếc xe tải điện cần một bộ pin khổng lồ, nặng vài tấn, không chỉ làm tăng chi phí sản xuất mà còn làm giảm đáng kể sức chịu tải, tức là khả năng chở hàng hóa. Thêm vào đó, thời gian sạc đầy cho những bộ pin khổng lồ này có thể kéo dài nhiều giờ, gây gián đoạn nghiêm trọng cho hoạt động logistics.
Công nghệ sạc cảm ứng động (dynamic inductive charging) được thiết kế để giải quyết chính vấn đề này. Thay vì phải dừng lại tại các trạm sạc tĩnh, các phương tiện có thể nhận năng lượng liên tục ngay khi đang di chuyển. Điều này mở ra một khả năng mang tính cách mạng: các nhà sản xuất có thể trang bị cho xe tải các bộ pin nhỏ nhẹ hơn rất nhiều.
Một bộ pin nhỏ hơn đồng nghĩa với chi phí sản xuất thấp hơn, ít đòi hỏi vật liệu thô quý hiếm hơn, và quan trọng nhất là tăng sức chở hàng cho xe. Đây chính là yếu(tố) then chốt để giúp ngành công nghiệp vận tải bằng xe điện hạng nặng trở nên khả thi về mặt kinh tế và có thể cạnh tranh sòng phẳng với xe chạy dầu diesel.
Công nghệ "vô hình" dưới lớp nhựa đường
Về mặt kỹ thuật, hệ thống hoạt động dựa trên các cuộn dây sạc được lắp đặt ẩn bên dưới mặt đường. Khi được kích hoạt, chúng sẽ tạo ra một từ trường. Khi một phương tiện được trang bị cuộn dây nhận tương thích chạy qua, từ trường này sẽ tạo ra một dòng điện, được dùng để nạp vào bộ pin hoặc cung cấp trực tiếp cho động cơ.
Thách thức công nghệ nằm ở việc phải sắp xếp chính xác giữa cuộn dây truyền dẫn và cuộn dây nhận, đồng thời phải có một hệ thống phần mềm và cảm biến tích hợp để có thể theo dõi việc truyền tải điện năng trong thời gian thực. Hơn nữa, các vật liệu được sử dụng phải có độ bền cực cao để có thể chịu đựng được tình trạng giao thông đông đúc và các điều kiện thời tiết khắc nghiệt trong nhiều năm.
Ông Nicolas Notebaert, Giám đốc điều hành của VINCI Autoroutes, nhận định rằng việc triển khai công nghệ này trên mạng lưới đường chính của Pháp, kết hợp với các trạm sạc tĩnh, sẽ thúc đẩy mạnh mẽ quá trình điện khí hóa, qua đó giảm đáng kể lượng khí nhà kính từ lĩnh vực vận chuyển hàng hóa.
Cuộc đua toàn cầu về "cao tốc sạc"
Pháp không phải là quốc gia duy nhất nhìn thấy tiềm năng của các hệ thống đường sạc điện tiên tiến (ERS). Một cuộc đua công nghệ toàn cầu đang âm thầm diễn ra. Tại Đức, một đoạn đường sạc cảm ứng khác trên đường cao tốc A6, cũng sử dụng công nghệ của Electreon, đã bắt đầu được xây dựng. Các dự án thí điểm tương tự, sử dụng cả công nghệ cảm ứng (không dây) và dẫn điện (tiếp xúc trực tiếp), cũng đang được khám phá tại Mỹ, Trung Quốc, Hàn Quốc và Israel.
Dự án tại Pháp sẽ tiếp tục thu thập dữ liệu về độ tin cậy, nhu cầu bảo trì và chi phí vòng đời của hệ thống trong những tháng tới. Nếu các kết quả này chứng minh được tính khả thi về mặt kinh tế và kỹ thuật, công nghệ sạc cảm ứng động có thể sẽ được mở rộng trên hàng nghìn km đường ở Pháp và nhiều quốc gia khác, thay đổi mãi mãi cách chúng ta di chuyển.
