Tương lai xe điện ‘sạc’ ngược năng lượng cho nền kinh tế

Hai năm trước, khi cơn bão Beryl đổ bộ vào Texas khiến hơn 2 triệu người ở Houston (Texas, Mỹ) mất điện, nhiều chủ xe điện GM, Tesla, Ford duy trì được sinh hoạt thường nhật nhờ điện cấp từ pin lưu trữ trong xe.

Theo nghiên cứu của Đại học Michigan cuối năm ngoái, nếu tối ưu hoạt động sạc điện từ xe tới căn hộ (Vehicle-to-home – V2H), việc sạc giờ thấp điểm với giá rẻ và xả lúc cao điểm có thể giúp chủ xe tiết kiệm 2.400-5.600 USD, đồng thời giảm đến 57 tấn CO2e trong suốt vòng đời, nhờ giảm phát thải từ lưới điện.

V2H là một phần của công nghệ V2X (công nghệ cấp điện từ xe đến mọi thứ), gồm V2B (Vehicle-to-building, xe đến công trình), V2G (Vehicle-to-grid, xe đến lưới điện). V2H là xu hướng mới nổi, với hơn 630.000 ôtô và xe tải điện có khả năng sạc hai chiều lưu hành trên đường phố Mỹ. Còn công nghệ V2G đã được thí điểm tại Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản, Australia, New Zealand và các nước châu Âu.

V2G là công nghệ cho phép xe điện trở thành nguồn lưu trữ và phân phối năng lượng di động, cấp lại điện cho lưới khi cần, hướng tới việc chuyển đổi năng lượng hiệu quả giữa xe và lưới điện. Bởi lẽ, tuy loại phương tiện giao thông này được coi là giải pháp xanh, ứng phó với biến đổi khí hậu, việc sạc hàng triệu xe cùng lúc có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến tính ổn định của lưới điện quốc gia.

Trong khi đó, ông Alex Schoch, Trưởng bộ phận Linh hoạt tại công ty cung ứng điện Octopus Energy (Anh), cho biết xe điện dành tới 95% thời gian ở bãi đỗ – “một tài sản tuyệt vời” cho lưới điện. Bởi lượng tiêu thụ điện được đo đếm trong mỗi lần sạc, các công ty điện lực đã thu thập dữ liệu đủ để tận dụng khối tài sản này.

Tại Anh, dự án V2G đầu tiên được thí điểm vào năm 2018, với 330 xe tham gia. Các chủ xe được trả 30 xu mỗi kWh bán lại cho lưới điện. Octopus Energy đang quản lý hoạt động sạc một chiều cho hơn 350.000 ôtô. “Chúng tôi có rất nhiều dữ liệu chi tiết về thời điểm chủ xe về nhà, lượng điện còn lại trong pin, nhu cầu điện và thời điểm họ cần sử dụng xe”, ông Schoch nói. Lượng dữ liệu trên được tích hợp vào giải pháp công nghệ, tính toán điều kiện lưới điện, giá bán buôn và các thành tố khác để thiết kế lịch trình sạc – xả phù hợp.

Thực tế, Octopus đã ra mắt gói V2G đầu tiên tại Anh vào năm 2024. Năm ngoái, họ hợp tác với hãng xe điện Trung Quốc BYD cấp gói sạc “miễn phí”. Người dùng cần cài phần mềm của Octopus và cắm sạc xe điện qua đêm. Phần mềm này sẽ tự động sạc xe khi giá điện rẻ và xả vào lưới điện lúc cần. Nếu chủ xe cắm sạc 20 lần mỗi tháng, mỗi lần 12 giờ, khoản tiền từ bán điện gần như bù được hoàn toàn phí sạc xe.

Tại Mỹ, công ty cung ứng điện sạch Sunrun hợp tác với công ty điện khí Baltimore ra mắt chương trình nhà máy điện phân tán V2G dân dụng đầu tiên vào năm ngoái. Họ sử dụng xe bán tải Ford F-150 Lightning để hỗ trợ lưới điện của bang Maryland giờ cao điểm.

Hai tháng trước, Tesla khởi động dự án thí điểm với công ty điện lực tại khu vực đô thị Houston và Dallas (Texas, Mỹ). Dòng xe duy nhất của Tesla ứng dụng được công nghệ V2G là Cybertruck. Hãng xe cũng được Cơ quan quản lý năng lượng quốc gia (Ofgem) tại Anh cấp phép cho hoạt động bán lẻ điện dư thừa từ xe điện và pin mặt trời vào tháng Ba.

Nhờ khả năng cân đối phụ tải, V2G cũng giúp giảm chi phí và phát thải cho cả nền kinh tế. Ông Vincent Bellone, sếp phụ trách quản lý và chiến lược sản phẩm tại Schneider eStar, cho biết vào giờ cao điểm, lưới điện sẽ tận dụng năng lượng từ các cơ sở phát điện ô nhiễm như than. Tức là, nếu chủ xe sạc khi điện sạch dồi dào và phủ đỉnh giờ cao điểm, nhu cầu điện từ nguồn ô nhiễm và đắt đỏ cũng giảm. Schneider eStar là liên doanh giữa tập đoàn Schneider Electric và StarCharge Europe, cung ứng hạ tầng sạc xe điện tại châu Âu.

Ông Woong Tae Hwang, Phó chủ tịch kiêm trưởng nhóm chiến lược năng lượng xe điện tại Hyundai, tin rằng công nghệ V2X sẽ phổ biến vào năm 2030. Hwang nhận định công nghệ này có thể tăng sức hấp dẫn của xe điện, khi định vị chúng không chỉ là phương tiện giao thông, mà còn là tài sản năng lượng cho hộ gia đình khi cần thiết. Hyundai hiện cung cấp công nghệ sạc V2H trên các mẫu xe Ioniq 9 và Kia EV9, dự tính mở rộng sang các mẫu xe khác.

Tuy nhiên, việc ứng dụng công nghệ V2X còn ở quy mô nhỏ lẻ, bởi nhiều rào cản. Về cơ sở hạ tầng, ông Hwang cho biết bộ sạc hai chiều (sạc – xả) tương thích là điều kiện cần. Việc lắp đặt cũng phải tuân thủ các yêu cầu về kết nối lưới điện và an toàn tại địa phương, đặc biệt là các biện pháp bảo vệ tự động ngắt điện ra ngoài nhà khi có sự cố lưới điện, nhằm ngăn ngừa rủi ro.

Sự tăng trưởng của thị trường xe điện nối lưới bị hạn chế đáng kể do thiếu các tiêu chuẩn chung cho bộ sạc xe điện và các giao thức sạc hai chiều. Thêm vào đó, số lượng xe có công nghệ tương thích V2G hiện còn hạn chế, thu hẹp cơ sở người tiêu dùng, giảm khả năng mở rộng và làm chậm quá trình tích hợp vào hệ sinh thái năng lượng.

Do đó, thị trường nào có quy mô xe điện lớn cùng công nghệ hiện đại, như Trung Quốc, sẽ có lợi thế trong phát triển V2G. Năm ngoái, họ khởi động một loạt dự án thí điểm V2G tại chín thành phố lớn gồm Bắc Kinh, Thượng Hải, Thâm Quyến…, giúp cân đối nguồn cung, không cần bổ sung điện từ các nhà máy sử dụng nhiên liệu hóa thạch.

Để phủ rộng công nghệ này, giới chuyên gia nhấn mạnh phương thức đo lường và thanh toán đơn giản, cùng quy trình nối lưới, phê duyệt minh bạch là cần thiết, nhằm tạo tiện lợi cho nhiều người dân tham gia. Khung pháp lý cũng cần thay đổi, mang tính thị trường hơn. Ví dụ, ở Anh, khi các công ty điện lực bán điện cho các hộ gia đình, họ cộng thêm một khoản chi phí vận hành lưới điện. Tuy nhiên, khi người dùng bán điện trở lại lưới, các khoản phí này lại không được hoàn trả.

Thêm vào đó, theo công ty phân tích thị trường Fortune Business Insights, một thách thức khác cho V2G là tình trạng ngộ nhận rằng hoạt động sạc – xả tự động gây suy giảm hiệu năng pin nhanh chóng. Tuy nhiên, theo nghiên cứu năm 2022 của Đại học Warwick (Anh), việc sạc – xả với lưới điện thông minh có thể cải thiện tuổi thọ pin tới 12%, bất chấp cường độ hoạt động mạnh hơn.

Bởi lẽ, một số biện pháp để giữ tuổi thọ pin là bảo quản chúng ở nhiệt độ phòng và không trong tình trạng pin sạc đầy hoặc quá thấp. Trong khi đó, lưới điện thông minh cùng công nghệ học máy thu thập dữ liệu thời tiết, hành trình xe cùng các yếu tố khác để tự động ra quyết định sạc hoặc xả pin theo thời gian thực, giúp kéo dài tuổi thọ pin hơn hoạt động sạc xe thông thường.

Rào cản liên quan đến các tiêu chuẩn quốc tế cho V2G cũng đang dần được tháo gỡ. Giao thức an toàn – một “ngôn ngữ chung” giữa các cấu thành trong hệ sinh thái xe điện – bắt đầu được đưa ra, chẳng hạn giao thức giữa xe và trạm sạc ISO15118, áp dụng cho cả sạc xoay chiều (AC) và một chiều (DC). Hay giao thức điểm sạc mở (OCPP – Open Charge Point Protocol) giữa trạm sạc và phần mềm quản lý, cho phép sạc thông minh và chuẩn hóa mạng lưới sạc, giúp một trạm sạc bất kỳ có thể vận hành trên các loại phần mềm, không phụ thuộc vào một nhà cung ứng.

Sếp của Octopus khẳng định V2G là xu hướng tương lai. Bởi lẽ, một chiếc xe điện trung bình hiện có thể tích trữ đủ nhu cầu điện cho một hộ gia đình tại Anh trong một tuần. “Khi Anh đạt được mốc 10 triệu xe điện lưu hành trên đường phố, lượng xe này sẽ tạo công suất điện lớn hơn tổng nhu cầu quốc gia giờ cao điểm”, Schoch nói.

Bảo Bảo (theo Reuters, EV Infrastructure News, Science Direct)