Nhật thử nghiệm công nghệ đổi pin cho xe tải điện, xe gom rác

Nếu thành công, công nghệ này có thể tạo bước ngoặt cho quá trình điện hóa đội xe tải, xe thu gom rác và xe giao hàng, dù vẫn còn nhiều rào cản về hạ tầng và tiêu chuẩn pin.

Đổi pin trong 3 phút, giảm tối đa thời gian xe phải nằm chờ

Trong lúc xe điện ngày càng được thúc đẩy nhằm cắt giảm phát thải carbon, thời gian sạc pin vẫn là một trong những rào cản lớn nhất đối với các phương tiện thương mại. Khác với xe cá nhân, xe tải hay xe thu gom rác thường hoạt động liên tục trong nhiều giờ mỗi ngày, khiến việc phải dừng lại để sạc nhiều tiếng đồng hồ ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả khai thác.

Nhằm giải quyết bài toán này, Isuzu Motors, một trong những nhà sản xuất xe thương mại lớn nhất Nhật Bản đang thử nghiệm công nghệ đổi pin cho xe điện tại thành phố Yokohama. Dự án được khởi động từ tháng trước và sẽ kéo dài đến tháng 3/2028.

Giai đoạn đầu của chương trình tập trung vào xe thu gom rác chạy điện. Thay vì cắm sạc khi pin cạn, phương tiện sẽ được đưa đến các trạm chuyên dụng để tháo bộ pin đã sử dụng và lắp ngay bộ pin mới được sạc đầy.

Theo ông Yuta Takamatsu, Phó chủ tịch phụ trách kỹ thuật của Isuzu, toàn bộ quá trình đổi pin có thể hoàn thành trong thời gian ngắn hơn cả việc đổ nhiên liệu tại một trạm xăng truyền thống.

Trong buổi trình diễn dành cho báo chí diễn ra vào giữa tháng 6, một trạm đổi pin đã thay thế hai bộ pin trên xe thu gom rác điện chỉ trong khoảng 3 phút. Ngay sau đó, chiếc xe tiếp tục quay trở lại hoạt động mà không phải chờ sạc.

Đây là khác biệt rất lớn so với phương thức sạc thông thường. Ngay cả khi sử dụng sạc nhanh, xe thu gom rác điện vẫn cần nhiều giờ để nạp đầy năng lượng, trong khi sạc tiêu chuẩn có thể mất khoảng 10 giờ.

Ngoài yếu tố thời gian, việc nhiều xe cùng sạc đồng thời còn khiến mức tiêu thụ điện tăng đột biến, kéo theo chi phí vận hành cao hơn cho các doanh nghiệp và chính quyền địa phương.

Đối với xe thu gom rác, nhu cầu năng lượng còn lớn hơn do hệ thống ép rác trên xe cũng sử dụng điện. Điều này khiến phạm vi hoạt động bị rút ngắn so với các loại xe tải điện thông thường.

Isuzu kì vọng mô hình đổi pin sẽ giúp đội xe duy trì lịch trình làm việc gần như liên tục, qua đó nâng cao hiệu suất khai thác cũng như giảm chi phí phát sinh do thời gian dừng xe.

Thị trưởng Yokohama, ông Takeharu Yamanaka, đánh giá thành phố đặt nhiều kì vọng vào việc điện hóa xe thu gom rác. Theo chính quyền địa phương, lĩnh vực giao thông hiện chiếm khoảng 20% tổng lượng khí thải carbon của Yokohama, khiến việc chuyển đổi sang phương tiện không phát thải trở thành ưu tiên quan trọng.

Cuộc đua đổi pin nóng lên nhưng còn nhiều rào cản

Không chỉ giới hạn ở xe thu gom rác, Isuzu đang mở rộng thử nghiệm sang các lĩnh vực logistics. Từ tháng 11 năm ngoái, hãng đã hợp tác với chuỗi cửa hàng tiện lợi FamilyMart để triển khai xe tải giao hàng sử dụng pin có thể tháo lắp nhanh. Mục tiêu là giảm thời gian dừng hoạt động của xe, đồng thời nâng cao hiệu quả giao nhận hàng hóa tại các đô thị đông đúc.

Xu hướng đổi pin cũng đang thu hút nhiều doanh nghiệp khác tại Nhật Bản. Mitsubishi Fuso Truck and Bus đã hợp tác với Yamato Transport, Mitsubishi Motors cùng nhiều đối tác để vận hành đội xe tải điện hạng nhẹ sử dụng công nghệ đổi pin phục vụ hoạt động giao hàng của Yamato.

Những dự án này cho thấy ngành xe thương mại đang tìm kiếm những giải pháp khác ngoài việc chỉ nâng công suất sạc hay tăng dung lượng pin.

Thực tế, đổi pin được xem là phù hợp hơn với xe thương mại so với xe cá nhân. Các phương tiện này thường chạy theo tuyến cố định, quay về depot sau mỗi ca làm việc và có lịch trình dễ quản lí. Nhờ đó, việc xây dựng các trạm đổi pin tập trung sẽ khả thi hơn so với việc phủ rộng mạng lưới cho xe cá nhân. Tuy nhiên, để công nghệ này được triển khai trên quy mô lớn vẫn còn không ít trở ngại.

Thách thức đầu tiên là chi phí đầu tư ban đầu rất lớn. Một trạm đổi pin cần hệ thống robot tự động, kho lưu trữ nhiều bộ pin dự phòng và thiết bị sạc công suất cao. Kích thước của các trạm này cũng rất lớn, với diện tích có thể gấp hơn ba lần phương tiện mà chúng phục vụ, gây áp lực về quỹ đất tại các đô thị.

Rào cản thứ hai là sự thiếu thống nhất về tiêu chuẩn pin. Hiện mỗi hãng xe thường thiết kế pin với kích thước, cấu tạo và vị trí lắp đặt khác nhau. Điều này khiến các trạm đổi pin khó có thể phục vụ nhiều thương hiệu nếu không có tiêu chuẩn chung.

Các chuyên gia cho rằng việc tiêu chuẩn hóa pin sẽ đóng vai trò quyết định đối với tương lai của công nghệ đổi pin, tương tự cách ngành viễn thông từng thống nhất chuẩn sạc cho thiết bị điện tử.

Dù còn nhiều thách thức, những thử nghiệm của Isuzu phản ánh xu hướng mới trong quá trình điện hóa vận tải. Thay vì chỉ tập trung nâng cấp công nghệ pin hoặc tăng tốc độ sạc, các nhà sản xuất đang tìm cách thay đổi cả mô hình vận hành để xe điện có thể đáp ứng yêu cầu khai thác liên tục của ngành logistics và dịch vụ công. Nếu các dự án thí điểm chứng minh được hiệu quả về chi phí và vận hành, đổi pin hoàn toàn có thể trở thành một trong những giải pháp quan trọng thúc đẩy quá trình chuyển đổi xanh của ngành vận tải thương mại trong những năm tới.