Lắp pin mặt trời trên nóc ô tô điện: Ý tưởng xanh nhưng vướng phải bài toán khó

Diện tích nóc xe khó tạo ra đủ điện

Rào cản đầu tiên nằm ở chính diện tích bề mặt của xe ô tô. Phần nóc xe dành cho việc lắp đặt pin mặt trời thường chỉ khoảng 0,9 - 2,3 m², nhỏ hơn rất nhiều so với diện tích của một hệ thống điện mặt trời gia đình.

Ngay cả trong điều kiện thuận lợi, khi bức xạ mặt trời vào giữa trưa đạt khoảng 990 watt/m², lượng điện mà tấm pin tạo ra vẫn phụ thuộc đáng kể vào hiệu suất chuyển đổi. Với hiệu suất khoảng 20 - 25%, hệ thống chỉ có thể tạo ra công suất ở mức vài trăm watt.

Đây là con số không nhỏ nếu dùng để cung cấp điện cho các thiết bị công suất thấp, nhưng lại khá hạn chế nếu mục tiêu là sạc pin cho một chiếc ô tô điện.

Theo dữ liệu được đề cập, xe điện thông thường có thể di chuyển khoảng 4,8 - 6,5 km cho mỗi kWh điện. Vì vậy, trong điều kiện nắng thuận lợi, một giờ tiếp nhận năng lượng từ pin mặt trời trên nóc xe chỉ có thể bổ sung khoảng 1 - 4 km hành trình.

Nói cách khác, ngay cả khi xe được phơi nắng trong thời điểm có bức xạ tốt, lượng điện thu được cũng chưa đủ để đáp ứng đáng kể nhu cầu di chuyển hằng ngày.

Diện tích của phần nóc xe ô tô khó tạo ra đủ điện cho di chuyển hằng ngày

Không phải cứ có nắng là xe có thể tự sạc ổn định

Một điểm khác cần lưu ý là công suất từ pin mặt trời không phải lúc nào cũng ổn định. Cường độ ánh sáng thay đổi theo thời gian trong ngày, thời tiết và điều kiện môi trường. Vì vậy, ngay cả khi xe đang đứng yên ngoài trời, nguồn điện từ hệ thống trên nóc vẫn khó duy trì ở mức ổn định như một nguồn sạc thông thường.

Điều này khiến pin mặt trời trên ô tô hiện phù hợp hơn với vai trò nguồn điện bổ sung, thay vì trở thành phương án sạc chính cho xe.

Tuy vậy, công nghệ này không hoàn toàn thiếu triển vọng. Một số dự án thử nghiệm đã cho thấy nếu tối ưu cả thiết kế xe lẫn hệ thống thu năng lượng, lượng điện thu được có thể cao hơn đáng kể.

Những thử nghiệm cho thấy công nghệ vẫn có tiềm năng

Một ví dụ được đề cập là nhóm sinh viên thuộc Trung tâm Quốc tế về Nghiên cứu Ô tô của Đại học Clemson (Mỹ), từng chế tạo nguyên mẫu xe BMW tích hợp pin mặt trời. Hệ thống này có khả năng thu nạp khoảng 5,7 kWh điện mỗi ngày, đủ cung cấp cho hành trình gần 19 km, trong khi lượng điện tiêu hao cho quãng đường này chỉ khoảng 1,6 kWh.

Một hướng phát triển khác đến từ Tập đoàn Fuyao, với công nghệ tích hợp trực tiếp các tế bào quang điện vào kính cửa sổ trời. Hệ thống có công suất cực đại khoảng 720 watt, cho phép bổ sung năng lượng ngay cả khi xe đang di chuyển.

Dù chưa đủ để biến chiếc xe thành phương tiện có thể vận hành hoàn toàn nhờ ánh nắng, nguồn điện này vẫn có thể cung cấp năng lượng cho một số thiết bị điện tử trên xe và bổ sung thêm vài km hành trình.

Những thử nghiệm trên cho thấy bài toán không nằm ở việc pin mặt trời có thể tạo ra điện hay không, mà là làm thế nào thu được đủ năng lượng trên một diện tích rất hạn chế.

Trong tương lai, sự phát triển của vật liệu quang điện, hiệu suất chuyển đổi và thiết kế phương tiện có thể tiếp tục thu hẹp khoảng cách này. Mục tiêu của các nhà phát triển là tạo ra những mẫu xe có thể tận dụng năng lượng mặt trời hiệu quả hơn nhưng vẫn giữ thiết kế thực tế, thuận tiện cho việc sử dụng hằng ngày.

Ở thời điểm hiện tại, pin mặt trời trên nóc xe điện vì thế nên được nhìn nhận như một giải pháp bổ sung năng lượng đầy tiềm năng, thay vì kỳ vọng nó có thể thay thế hoàn toàn các phương thức sạc điện hiện nay.