Ô tô điện có thực sự xanh?

Ô tô điện và những câu hỏi vừa được giới chuyên gia năng lượng giải mã Rất đa dạng như dùng xe điện tốn bao nhiêu tiền, pin xe điện chạy được bao lâu, cho đến xe điện sẽ tác động như thế nào đến nền kinh tế chung và tương lai ô tô điện sẽ ra sao nếu lệnh cấm ô tô chạy bằng nhiên liệu hóa thạch vào năm 2035…? Bài tổng hợp dưới đây của chuyên gia Tạp chí Năng lượng Việt Nam sẽ trả lời cho chúng ta những câu hỏi này.

1. Ô tô điện - kẻ làm thay đổi cuộc chơi:

Lần đầu tiên tôi chạm tay vào vô lăng một chiếc ô tô là năm 2016 - tức mới chỉ 6 năm trước. Sáu năm là một khoảng thời gian ngắn ngủi trong lịch sử huy hoàng hơn 100 năm của ngành sản xuất ô tô, nhưng đủ để mấy chữ “ô tô điện” trở thành cơn địa chấn khiến ta ngỡ ngàng.

Năm 2016, trong khoảng 2 triệu chiếc ô tô ra biển số trên mảnh đất hình lục lăng, xe điện chỉ chiếm một miếng bánh khiêm tốn 1% [2, 3]; Tesla vẫn còn là câu chuyện xa xôi về một hãng ô tô “thuần điện” non trẻ bên kia Đại Tây Dương và người mộng mơ nhất cũng chưa nghĩ đến việc một hãng ô tô Việt Nam sản xuất và thương mại hóa ô tô điện trên toàn thế giới.

Năm 2022, trong khi cả thị trường ô tô lao đao vì đại dịch Covid-19 với lượng xe bán ra tại Pháp sụt giảm đến 25% [3], ô tô điện duy trì đà phát triển thần kỳ: Lượng xe điện ra biển số tăng hơn 100% năm 2020 và hơn 50% năm 2021, để chiếm đến hơn 10% tổng lượng xe mới đưa vào lưu thông (Hình 1). Trên bình diện thế giới [4], ô tô điện thực sự là kẻ làm thay đổi hoàn toàn cuộc chơi của ngành công nghiệp ô tô (Hình 2): 2 triệu xe bán ra ở đất nước tỷ dân Trung Quốc (chiếm 11% thị phần nước này), gần 65% lượng xe bán ra tại Na Uy là xe điện, và cứ 4 xe bán ra tại Hà Lan và Thụy Điển thì có một xe điện. Đó mới chỉ là khởi đầu của “kỷ nguyên xe điện”: Nhiều hãng ô tô hàng đầu thế giới, đi đầu là Volvo [5], nhắm đến “100% điện hóa xe bán ra” trong một tương lai không xa (2030). Thị trường khó tính và xả thải hàng đầu thế giới là Mỹ cũng cam kết 50% ô tô chạy trên những con đường xứ Cờ Hoa sẽ là xe điện [6], dù tỷ trọng năm 2021 mới chỉ khoảng 2%.

Sáu năm ấy cũng là toàn bộ lịch sử của hãng xe ô tô đến từ Việt Nam: Vinfast. Từ một con số 0, Vinfast trở thành hãng xe số 1 Việt Nam, chiếm lĩnh thị trường với mẫu xe xăng cỡ nhỏ Vinfast Fadil (mẫu xe bán chạy nhất thị trường năm 2021 với doanh số gần 25.000 xe), rồi đột ngột dừng hoàn toàn sản xuất xe xăng để sản xuất xe điện: Đầu tư nhà máy tỷ đô ngay trên đất Mỹ, tham vọng doanh số lên đến 750.000 xe/năm tại đây [7] (vượt qua cả doanh số hiện tại ở Mỹ của Tesla! [8]). Đó hiển nhiên là một quyết định thực sự táo bạo của Vinfast khiến nhiều người (kể cả tôi) bất ngờ, nhưng trong cơn bão xe điện đang quét qua hết thảy, bước “đi tắt đón đầu” ấy xét trên nhiều khía cạnh lại rất logic.

Hình 1: Lượng ô tô bán ra và tỷ trọng xe điện tại Pháp qua các năm [2, 3].

Hình 2: Tỷ trọng xe điện trên tổng lượng xe bán ra năm 2021 tại các nước [4].

Khi mà khắp các góc phố xứ Lục Lăng người ta thay hết những biển quảng cáo xe xăng - diesel bằng xe điện, sự chiếm lĩnh thị trường của ô tô điện trở thành một thứ thực sự thân thuộc và dễ hình dung. Trên những biển quảng cáo ấy, chỉ số 0 gCO2/km nổi bật trên nền xanh lá cây luôn chiếm một vị trí trang trọng và trực quan nhất. Nhưng các nhà sản xuất xe điện đã chỉ kể bạn nghe một nửa sự thật của số 0 hoàn hảo ấy.

2. “50 sắc thái xanh” của ô tô điện:

Để hiểu một cách tường tận hơn về chữ “Xanh” của một chiếc ô tô điện, hãy đặt nó lên bàn cân với xe xăng cùng kích thước, cùng công suất, cùng năm sản xuất. Hai chiếc xe tôi sử dụng trong phép so sánh này là hai chiếc xe cỡ B ra đời năm 2019 rất phổ biến trên thị trường Pháp [9]: CLIO V (xe xăng, bản số sàn) và New ZOE (xe điện). Kích thước 2 chiếc xe này gần như tương đương 4085 mm x 1730 mm x 1500 mm (dài x rộng x cao).

Độ phát thải của một chiếc xe phụ thuộc chủ yếu (trên 95%) vào hai giai đoạn trong vòng đời: Quá trình sản xuất xe và quá trình xe lăn bánh. 5% còn lại phụ thuộc vào các quá trình bảo dưỡng - bảo trì và tái sử dụng xe hết vòng đời. Sự khác biệt trong các quá trình này không đáng kể và có thể bỏ qua trong tính toán gần đúng trình bày dưới đây.

a. Quá trình sản xuất xe:

Bạn có bất ngờ không khi biết rằng việc sản xuất một chiếc xe điện THỰC SỰ kém Xanh hơn rất nhiều so với một chiếc xe xăng? Thực thế, tác động đến môi trường của việc tạo ra một chiếc New ZOE nặng nề hơn nhiều so với CLIO V xét trên mọi thông số: Khí thải nhà kính, sử dụng năng lượng tái tạo, khai khoáng, ô nhiễm môi trường lân cận. Kết luận có phần bất ngờ ấy đến từ nhiều yếu tố, và chìa khóa của các yếu tô này đều liên quan đến cấu thành quan trọng nhất của xe điện là pin:

- Khối lượng xe: Một chiếc xe điện có công suất, kích thước và sức tải tương đương thường nặng hơn đáng kể so với một chiếc xe xăng. Cụ thể, New ZOE với trang bị pin cơ sở (52 kWh) có khối lượng lên đến 1,5 tấn, trong khi thông số này của CLIO V chỉ là 1,2 tấn. Trong một ngành công nghiệp mà một vài kilogram cũng làm nên sự khác biệt, thì chênh lệch đến 300 kg - tức 25% tổng khối lượng, là cả một quãng đường rất dài! Thêm nữa, khi mà quãng đường đi được là một trong những yếu tố marketing hàng đầu của các hãng xe, việc chạy đua tăng trữ lượng pin (kéo theo khối lượng pin) càng đào sâu thêm khác biệt này.

- Ô nhiễm trong quá trình sản xuất pin: Bên cạnh việc khai thác kim loại (thép, nhôm) để làm thân vỏ xe như ô tô xăng, các loại đất hiếm với quy trình sản xuất cực kỳ ô nhiễm là nguyên nhân khiến xe điện “kém xanh”. Một nguyên nhân quan trọng của sự ô nhiễm này là sự thống trị của Trung Quốc cả về trữ lượng lẫn sản lượng đất hiếm [10]: Nước này cung cấp đến hơn 90% lượng nguyên tố hiếm sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô điện toàn cầu (Hình 3). Và khi mà các tiêu chuẩn an toàn và khí thải vẫn chưa thể được cải thiện trong ngày một ngày hai tại Trung Quốc, việc “xanh hóa” quá trình sản xuất pin cho ô tô điện vẫn còn là một thách thức lớn cho cả thế giới.

Hình 3: Sản lượng các kim loại hiếm của các nước cho sản xuất ô tô điện [10].

Một cách định lượng, quá trình sản xuất xe (bao gồm cả gia công lẫn chuỗi cung ứng) thải ra “chỉ” 5.713 kg CO2 đối với CLIO V và 9267 kg CO2 đồi với New ZOE. Vậy là trước khi đưa vào lưu thông, một chiếc xe điện gây ô nhiễm hơn 62% so với một chiếc xe xăng tương đương.

b. Quá trình xe lăn bánh:

Đương nhiên không ai muốn sản xuất hàng trăm triệu chiếc xe ra chỉ để trưng bày trong các showroom. Quá trình lăn bánh mới quyết định tổng lượng CO2 thải ra trong toàn bộ vòng đời một chiếc ô tô (khoảng 200.000 km). Hãy cùng làm một vài con tính đơn giản cho 2 chiếc xe của chúng ta.

- CLIO V: Mỗi lít xăng thải ra khoảng 0,53 kg CO2 trong quá trình khai thác và phân phối (chiếm 20%) và 2,28 kg CO2 khi đốt cháy để vận hành xe (chiếm 80%) [11]. Với mức tiêu thụ thực 6,6 lít/100 km, CLIO V thải ra khoảng 185 gCO2/km.

- New ZOE: Theo công bố của nhà sản xuất, New ZOE tiêu thụ 18,5 kWh điện cho mỗi 100 km. Với hiệu suất sạc khoảng 85% cùng với thất thoát 6% trong quá trính phân phối và 2% trong quá trình truyền tải, điện năng cần sản xuất tại nhà máy là 23,6 kWh để chạy quãng đường 100 km với chiếc xe điện này. Xe điện thực sự không thải CO2 tại nơi vận hành, như các nhà sản xuất công bố (Hình 3), nhưng điện là dạng năng lượng thứ cấp và việc thải CO2 trong quá trình sản xuất điện là không thể tránh khỏi. Việc quy đổi từ kWh/100 km sang g CO2/km phụ thuộc vào cơ cấu điện của từng nước (Hình 4). Với 70% điện có nguồn gốc hạt nhân, để sản xuất ra 1 kWh điện tại Pháp chỉ 58 g CO2 bị thải ra môi trường, trong khi con số này tại Trung Quốc là 541 g và tại Việt Nam là 453 g. Cơ cấu điện phụ thuộc vào than đá tại Trung Quốc và Việt Nam (trên 60%) là căn nguyên của sự khác biệt lớn này.

Hình 4: Lượng khí thải CO2 một kWh điện sản xuất ra tại các nước.

Vì thế một chiếc New ZOE sạc và chạy ở Pháp có mức thải CO2 chỉ 13,7 gCO2/km, bằng 1/10 so với cùng một chiếc xe ấy vận hàng tại Trung Quốc (127,8 gCO2/km). Và gần như trong mọi trường hợp, nếu so xe xăng CLIO V, việc sử dụng xe điện làm giảm đáng kể lượng khí thải trên mỗi km xe lăn bánh (Hình 5): 93% tại Pháp, 31% tại Trung Quốc, 42% tại Việt Nam và 46% trung bình toàn thế giới.

Hình 5: Lượng khí thải CO2 trên mỗi km của một xe New ZOE vận hành tại các nước.

Bởi ô tô điện kém xanh trong quá trình sản xuất, nhưng lại rất xanh khi lăn bánh so với ô tô xăng, xét trên cả vòng đời xe, tồn tại một “Điểm chuyển xanh” tương ứng với số km cần chạy để việc sử dụng xe điện trở nên xanh hơn xe xăng. Ta giả thiết là cơ cấu điện của các nước không đổi trong suốt vòng đời xe (khoảng 200.000 km) kể từ thời điểm này (một giả thiết có phần hơi cứng nhắc: Với yêu cầu của các COP, việc sản xuất điện ngày càng thải ít CO2 hơn). Với giả thiết ấy, Hình 7 và Bảng 1 cho ta cái nhìn tổng quan về biểu đồ về tổng lượng thải CO2 với giá trị của “Điểm chuyển xanh” và tác động giảm thải CO2 trên toàn vòng đời xe điện.

Bảng 1: Điểm chuyển xanh và tác động giảm thải CO2 trên toàn vòng đời xe điện:

Một kết luận thú vị từ những tính toán ấy: Cần một quãng đường đủ dài để xe điện đủ xanh. Thêm nữa, quá trình sản xuất điện phục vụ chạy xe càng thải nhiều CO2 thì quãng đường ấy càng dài, và tác động giảm thải của xe điện càng ít đi. Một người Pháp chỉ cần đi 20.000 km (khoảng 2 năm) bằng xe điện là đã bắt đầu góp phần làm giảm lượng CO2 và chiếc xe này xét trên cả vòng đời thải ít hơn đến hơn 70% so với xe xăng. Quãng đường này của một người Trung Quốc là hơn 60.000 km (6 năm) và chỉ làm giảm 19% lượng CO2 trên toàn vòng đời. Vì thế, hiệu quả giảm phát thải trong tương quan với chi phí đầu tư, sử dụng và tái chế ô tô là một bài toán hóc búa với những nước như Trung Quốc và Việt Nam.

Tổng lượng CO2 trong quá trình sản xuất và vận hành ô tô.

3. Lựa chọn xanh của mỗi người:

Dù con số 0 kgCO2/km hoàn hảo thực sự không tồn tại, nhưng ô tô điện vẫn đã và sẽ là một giải pháp hiệu quả trong lộ trình giảm phát thải trên toàn thế giới. Phía trước là cả một chặng đường dài để xe điện xanh hơn nữa:

- Giảm phát thải trong quá trình sản xuất pin cho xe điện.

- Giảm phát thải trong quá trình sản xuất điện dùng để chạy xe.

- Sử dụng phương tiện vận tải một cách tối ưu.

Điểm 1 phụ thuộc rất nhiều vào chuyển dịch năng lượng của Trung Quốc - nơi cung cấp hơn 90% nguyên liệu làm pin điện; điểm 2 là nỗ lực của mỗi nước, trong đó có Việt Nam để chuyển đổi cơ cấu ngành điện theo hướng xanh hơn.

Mặt khác, lựa chọn của mỗi người trong việc sử dụng phương tiện vận tải là một trong những chìa khóa quan trọng và “dễ” thực hiện để góp phần giảm khí thải: Chọn xe điện thay vì xe xăng, chọn các xe nhỏ và có tính động lực học cao, tối ưu sử dụng năng lượng khi lái xe, ưu tiên phương tiện công cộng hơn xe cá nhân… Khi mà những chiếc xe cồng kềnh và nặng nề như SUV vẫn chiếm tới xấp xỉ 50% thị trường xe ô tô [12], khi mà người ta vẫn chuộng những cỗ máy 400 sức ngựa chỉ để chở một người trong những con phố tắc cứng của Paris hay Hà Nội, thì việc lựa chọn ô tô điện vẫn chưa thực sự xanh./.

PHẠM TUẤN HIỆP - KỸ SƯ NGHIÊN CỨU - VIỆN NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN CỘNG HÒA PHÁP; TỔNG THƯ KÝ HỘI KỸ SƯ ĐIỆN VÀ NĂNG LƯỢNG TẠI PHÁP

Trích dẫn: