Lắp pin mặt trời trên nóc xe điện có thực sự hiệu quả?

Nguồn ảnh: Thanh Niên

Có những giới hạn kỹ thuật khiến nóc xe lắp pin mặt trời khó sạc đủ cho xe điện.

Ý tưởng lắp đặt tấm pin mặt trời lên nóc xe điện nhằm đối phó với chi phí năng lượng tăng cao nghe có vẻ hợp lý, nhưng xét về thực tế, giải pháp này đang vấp phải những rào cản vật lý và công nghệ lớn.

Thực tế hạn chế của ý tưởng sạc điện xe hơi bằng pin năng lượng mặt trời

Theo đó, ngay cả khi xe đứng yên, việc sạc bằng pin mặt trời vẫn cần thêm nguồn điện bổ sung để duy trì công suất ổn định. Vấn đề cốt lõi nằm ở diện tích nóc xe quá nhỏ, thường chỉ từ 0,9 đến 2,3 mét vuông. Vào giữa trưa, khi bức xạ đạt khoảng 990 watt trên mỗi mét vuông, hệ thống với hiệu suất chuyển đổi 20 đến 25% chỉ tạo ra vài trăm watt. Với xe điện thông thường đi được 4,8 đến 6,5 km mỗi kilowatt-giờ, một giờ phơi nắng chỉ thêm khoảng 1 đến 4 km hành trình, hoàn toàn không đáp ứng được nhu cầu đi lại hằng ngày.

Dù tính khả thi thương mại còn xa, một số dự án thử nghiệm đã cho thấy tiềm năng thu hẹp khoảng cách công nghệ. Nhóm sinh viên thuộc Trung tâm Quốc tế về Nghiên cứu Ô tô của đại học Clemson (Mỹ) đã chế tạo một nguyên mẫu xe BMW gắn pin mặt trời có khả năng thu nạp 5,7 kWh điện mỗi ngày. Lượng năng lượng này đủ để cung cấp hành trình khoảng gần 19 km, vốn chỉ tiêu hao khoảng 1,6 kWh.

Một bước tiến khác đến từ tập đoàn Fuyao với công nghệ cửa sổ trời tích hợp trực tiếp tế bào quang điện vào các tấm kính để sạc pin ngay khi xe đang chạy. Dù mức công suất cực đại 720 watt không đủ để xe tự di chuyển đến địa điểm mong muốn, nhưng hệ thống này có thể cấp nguồn cho các thiết bị điện tử trên xe và bổ sung vài km đường trường.

Những bước tiến từ đại học Clemson và Tập đoàn Fuyao đại diện cho hướng đi đúng đắn nhằm hiện thực hóa phương tiện chạy hoàn toàn bằng năng lượng mặt trời. Mục tiêu tiếp theo của các nhà phát triển là đưa những phương tiện đột phá tiềm năng này trở thành những mẫu ô tô thực thụ, có thiết kế thực tế để cầm lái thay vì mang hình dáng kỳ dị.

Ý tưởng tích hợp tấm pin mặt trời lên nóc ô tô điện để giảm chi phí năng lượng đang vấp phải nhiều rào cản vật lý và kỹ thuật lớn. Ngay cả khi phương tiện dừng đỗ, quá trình sạc quang điện vẫn đòi hỏi nguồn điện bổ sung nhằm duy trì công suất ổn định. Diện tích nóc xe hạn chế chỉ từ 0,9 đến 2,3 mét vuông khiến hệ thống chỉ tạo ra vài trăm watt vào thời điểm giữa trưa. Mức chuyển đổi năng lượng thấp này khiến một giờ phơi nắng chỉ bổ sung khoảng 1 đến 4 km hành trình cho xe điện thông thường. Con số trên hoàn toàn không thể đáp ứng nhu cầu đi lại hằng ngày của người sử dụng phương tiện cá nhân. Dù vậy, một số dự án thử nghiệm gần đây đã mở ra tiềm năng thu hẹp khoảng cách công nghệ trong tương lai. Điển hình là nhóm sinh viên thuộc Trung tâm Quốc tế về Nghiên cứu Ô tô của Đại học Clemson tại Mỹ đã chế tạo thành công nguyên mẫu BMW gắn pin mặt trời. Phương tiện này có khả năng thu nạp 5,7 kWh điện mỗi ngày, cung cấp đủ năng lượng cho hành trình gần 19 km vốn chỉ tiêu hao khoảng 1,6 kWh. Cùng với đó, Tập đoàn Fuyao cũng phát triển công nghệ cửa sổ trời tích hợp tế bào quang điện đạt công suất cực đại 720 watt để hỗ trợ các thiết bị điện tử. Những bước tiến từ Đại học Clemson và Tập đoàn Fuyao là cơ sở quan trọng để tiếp tục nghiên cứu phương tiện vận hành bằng năng lượng sạch. Thách thức kế tiếp của các nhà phát triển là biến những thử nghiệm này thành sản phẩm thương mại có thiết kế thẩm mỹ và ứng dụng thực tế.