Đột phá ở Mỹ biến đường cao tốc thành bộ sạc không dây cho xe điện

Tại bang Indiana (Mỹ), các kỹ sư của Đại học Purdue đã thử nghiệm thành công công nghệ sạc không dây động cho một xe tải điện hạng nặng đang di chuyển ở tốc độ cao. Lần đầu tiên tại Mỹ, một phương tiện thương mại nặng hàng chục tấn có thể “hút điện” trực tiếp từ mặt đường mà không cần dừng lại.

Thử nghiệm được thực hiện trên đoạn đường dài gần 400m thuộc tuyến U.S. Highway 52/231 ở West Lafayette. Nhóm nghiên cứu đã chôn hệ thống cuộn dây phát điện từ dưới lớp bê tông, kết cấu vốn được sử dụng cho những tuyến đường có mật độ giao thông cao nhất tại Mỹ.

Chiếc xe tải điện do Cummins cung cấp, sau khi được gắn cuộn dây thu ở thân xe, đã chạy qua đoạn đường này với tốc độ khoảng 65 dặm/giờ. Trong suốt quá trình di chuyển, phương tiện nhận công suất sạc lên tới 190 kW, mức năng lượng tương đương với lượng điện mà khoảng 100 hộ gia đình sử dụng.

Hệ thống sạc trên cao tốc.

Theo các kỹ sư của Purdue, đây là minh chứng rõ ràng nhất cho thấy ý tưởng sạc không dây khi đang di chuyển, được nhắc đến từ nhiều năm trước, hoàn toàn khả thi và có thể mở rộng quy mô.

Việc truyền tải năng lượng ở cường độ cao, xuyên qua lớp bê tông dày và trong điều kiện xe tải chạy tốc độ cao, được đánh giá là thách thức lớn về mặt kỹ thuật. Kết quả thử nghiệm đã vượt kỳ vọng của nhóm nghiên cứu lẫn các đối tác trong ngành.

Sự thành công này mở ra triển vọng thay đổi cách thức vận hành của xe tải điện trong tương lai. Thay vì phụ thuộc vào bộ pin kích thước lớn - vốn làm tăng trọng lượng xe và giảm tải trọng hàng hóa, các hãng có thể thiết kế phương tiện với pin nhỏ hơn nếu xe có khả năng sạc liên tục trên đường. Điều này đồng thời giải quyết bài toán thời gian sạc.

Đối với xe cá nhân, đặc biệt tại những khu vực ít trạm sạc, công nghệ này còn có thể xóa bỏ hoàn toàn nỗi lo quãng đường. Việc sạc tự động khi đang chạy giúp người dùng không phải tìm trạm dừng hoặc đợi hàng giờ để pin đầy. Hạ tầng đường bộ, nếu được triển khai trên phạm vi rộng, có thể trở thành mạng lưới sạc ngầm cho mọi phương tiện giao thông điện hóa.

Mẫu xe tải điện trong thử nghiệm.

Dù vậy, việc thương mại hóa công nghệ vẫn cần thêm thời gian. Chi phí lắp đặt hệ thống cuộn dây dọc theo hàng chục km đường cao tốc là không nhỏ, trong khi vấn đề tiêu chuẩn hóa thiết bị giữa các hãng xe cũng đòi hỏi sự đồng thuận rộng rãi trong ngành. Công tác bảo trì hệ thống chôn dưới lòng đường và yêu cầu an toàn điện từ sẽ là những yếu tố then chốt mà các cơ quan quản lý cần xem xét.

Dự án tại Indiana được khởi động từ năm 2018 trong khuôn khổ chương trình nghiên cứu ASPIRE của Quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ. Sau nhiều năm thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, việc triển khai trên đường thực là bước tiến quan trọng đưa công nghệ tới gần ứng dụng đời sống hơn.

Nhóm nghiên cứu cho biết họ đang chuẩn bị giai đoạn tiếp theo, mở rộng thử nghiệm lên các đoạn đường dài hơn và trong nhiều điều kiện thời tiết khác nhau.

Thị trường hạ tầng xe điện của Mỹ đang chứng kiến làn sóng đầu tư lớn dọc các tuyến cao tốc liên bang. Bộ Giao thông Vận tải Mỹ (USDOT) đang triển khai gói hỗ trợ hơn 7,5 tỷ USD thông qua chương trình NEVI nhằm xây dựng mạng lưới trạm sạc nhanh tại tất cả các bang, hướng tới mục tiêu cứ 50 dặm trên cao tốc liên bang phải có một trạm sạc đạt chuẩn.

Một số bang như California, New York và Texas đã đi trước trong việc đấu thầu mở rộng hệ thống trạm sạc công suất 150-350 kW dọc các hành lang vận tải chiến lược, tạo nền tảng cho dòng xe điện thương mại hạng nặng bắt đầu tham gia lưu thông đường dài.

Bên cạnh đó, nhiều tập đoàn năng lượng và logistics cũng đang thử nghiệm hệ thống siêu trạm sạc để hỗ trợ thế hệ xe tải điện cỡ lớn của Tesla, Volvo và Daimler. Các trạm sạc công suất trên 1 MW đang được triển khai tại California và Arizona nhằm phục vụ vận tải hàng hóa liên bang.

Các công ty tiện ích như PG&E và Florida Power & Light đang xây dựng hành lang sạc nhanh ven biển, kết hợp cả nguồn điện mặt trời, lưu trữ pin và hệ thống quản lý tải nhằm hạn chế áp lực lên lưới điện khi nhu cầu tăng đột biến.

Duy Anh