Hài hòa các tiêu chuẩn cho nhiên liệu với sản xuất

Khoa học đã chứng minh nhiên liệu hóa thạch là loại tài nguyên không tái tạo bởi trái đất phải mất hàng triệu năm để tạo ra chúng. Hiện nay, sản lượng tiêu thụ các loại nhiên liệu này đang diễn ra nhanh hơn rất nhiều so với tốc độ chúng được tái tạo. Chính vì lí do đó, thế giới đang hướng tới sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo, một trong những cách giúp giải quyết vấn đề tăng nhu cầu năng lượng.

Câu trả lời có lẽ nằm ở phát minh những chiếc “xe sạch”. Đây có thể được định nghĩa là các phương tiện được di chuyển bằng điện sử dụng pin hoặc pin nhiên liệu thay vì chạy bằng nhiên liệu thông thường (xăng, dầu).

Ý tưởng về ô tô điện đã được đưa ra trong nhiều năm, nhưng chỉ đến bây giờ, dưới tác động của biến đổi khí hậu, kế hoạch phát triển ô tô điện đã được triển khai để biến chúng thành một triển vọng thương mại khả thi trong tương lai.

Số liệu hàng tháng được công bố bởi Hiệp hội các nhà sản xuất và thương mại động cơ cho thấy doanh số bán xe điện ở Anh đã tăng đáng kể trong vài năm qua. Trong khi chỉ khoảng 500 chiếc xe điện được đăng ký mỗi tháng trong nửa đầu năm 2014, thì hiện tại con số này đã tăng lên mức trung bình 5000 xe mỗi tháng trong năm 2018.

Tuy nhiên, trên thực tế việc sản xuất, tiêu thụ ô tô điện còn gặp nhiều thách thức, khó khăn đối với cả nhà sản xuất và người tiêu dùng trước khi chúng được coi như phương tiện chính. Vấn đề mấu chốt nằm ở việc sản xuất pin nhiên liệu hydro cho xe điện.

Câu hỏi đặt ra là, làm thế nào để sản xuất pin nhiên liệu cho xe điện vừa đảm bảo hiệu suất xe vừa đáp ứng nhu cầu sử dụng của khách hàng, đặc biệt chú trọng đến tính tiết kiệm nhiên liệu? Các Tiêu chuẩn Quốc tế về nhiên liệu sạch sẽ giúp đỡ cho quy trình sản xuất pin nhiên liệu cho xe điện như thế nào.

Không giống như bình xăng, dung lượng của pin thay đổi theo nhiệt độ môi trường và suy giảm theo thời gian. Ngoài ra còn có sự khác biệt giữa việc cung cấp điện cho xe chạy bằng pin thông thường và xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro - loại điện pin có lượng năng lượng điện hữu hạn.

Trong trường hợp xe điện sử dụng nhiên liệu pin thông thường, thách thức đặt ra nếu đó là loại xe vận tải nâng được, khi nâng hàng hóa sẽ phải tiêu thụ một lượng điện lớn.

Tuy nhiên, với một chiếc xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro, phương tiện vận tải có thể hoạt động với công suất 100% cho đến giọt nhiên liệu cuối cùng. Bởi vì pin thông thường chỉ lưu trữ một lượng năng lượng nhất định, nhưng với pin nhiên liệu hydro, phạm vi này cao hơn đáng kể, pin nhiêu liệu có thể liên tục sản sinh ra điện chừng nào nguyên liệu oxy và hydro vẫn còn.

Điều này một phần là do chiếc xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro ít bị ảnh hưởng bởi thời tiết môi trường, với thời gian nạp nhiên liệu ngắn hơn từ ba đến năm phút. Ô tô chạy bằng pin nhiên liệu sử dụng hydro làm nhiên liệu có thể đạt được hiệu suất trung bình cao hơn chu kỳ nhiên liệu (tốt cho bánh xe) so với động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu sinh học như dầu diesel sinh học.

Ưu điểm lớn nhất của một chiếc xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro là nó chỉ tạo ra nước và không khí- nguồn nhiên liệu sạch, không gây hại cho môi trường.

Một số nghiên cứu cho rằng, sẽ rất dễ dàng để tiếp cận thị trường với những chiếc xe chạy bằng pin thông thường, nhưng việc thay thế ô tô chạy xăng bằng các giải pháp chạy bằng pin dường như không đơn giản như ý tưởng. Phễu năng lượng tái tạo trực tiếp như gió hoặc mặt trời, hay thậm chí hạt nhân tiếp nhiên liệu vào xe hơi khó có thể hoạt động được vì những nguồn năng lượng này ở rất xa chiếc xe. Nhưng việc sử dụng khí hydro làm pin nhiên liệu, điện có thể được triển khai dùng tại các cửa hàng đã được lắp đặt trạm tiếp nhiên liệu.

Một chiếc xe điện cắm điện tiếp nhiên liệu tại trạm sạc bên đường M40 ở Oxfordshire, Vương quốc Anh.

Vậy làm thế nào để các tiêu chuẩn quốc tế có thể hỗ trợ vấn đề này. Nhìn chung, trở ngại chính của việc đưa ra tiêu chuẩn hóa quốc tế là sự hài hòa giữa các nhà sản xuất. Sau khi các phương tiện chạy bằng pin, một số quốc gia đang chuyển trọng tâm sang ô tô sử dụng công nghệ pin nhiên liệu hydro. Thị trường này đang phát triển nhanh chóng chính vì thế việc hài hòa các tiêu chuẩn quốc tế đã trở thành ưu tiên chính.

Các tiêu chuẩn cho nhiên liệu

Cụ thể, ISO 17268 bao gồm các thiết bị kết nối tiếp nhiên liệu trên mặt đất bằng khí hydro. Đầu nối tiếp nhiên liệu hydro được tiêu chuẩn hóa theo tiêu chuẩn ISO này cho các quốc gia có thị trường xe chạy bằng pin nhiên liệu. Điều này có nghĩa là người tiêu dùng có thể lấy hydro từ bất kỳ trạm pin nhiên liệu hydro nào ở các nước như Trung Quốc, châu Âu, Nhật Bản, Hàn Quốc, Hoa Kỳ, v.v.

Bên cạnh đó, ISO 23828 cũng liên quan đến các phương tiện chạy bằng pin nhiên liệu và được sử dụng như một phép đo tiêu thụ năng lượng cho các phương tiện chạy bằng nhiên liệu hydro nén. Tính tiết kiệm nhiên liệu được đo theo phương pháp này và đề cập trong Quy chuẩn kỹ thuật toàn cầu GTR15 quốc tế. Tính tiết kiệm nhiên liệu được đo theo cách này sẽ được cơ quan quản lý, chính phủ sử dụng để thẩm định phương tiện và các nhà sản xuất thực hiện phương pháp này như một chỉ số để cải thiện hiệu quả của loại phương tiện.

Hiện nay ISO 23274-1 cho phép đo mức tiêu thụ nhiên liệu mà không bị ảnh hưởng bởi mức độ sai lệch của mức độ nghiêm trọng của pin khi bắt đầu từ trạng thái sạc khác nhau. Điều đó cũng có nghĩa là trạng thái của điện tích có thể được kiểm tra theo chu kỳ, tải và nhiệt độ khác nhau.

Ủy ban kỹ thuật ISO/TC 197, được ủy nhiệm để đưa ra các tiêu chuẩn về công nghệ hydro, chủ trì bởi Andrei V. Tchouvelev, một trong những chuyên gia hàng đầu thế giới về quy định, quy tắc và tiêu chuẩn về an toàn hydro.

Andrei V. Tchouvelev không trực tiếp giải quyết các vấn đề liên quan đến ô tô, nhưng đã tạo ra một bộ tiêu chuẩn nhiên liệu, do đó, tất cả mọi thứ liên quan đến giao diện giữa bộ phân phối trạm nhiên liệu và xe chạy bằng nhiên liệu hydro đều nằm trong phần này. Có những yêu cầu chung và yêu cầu cụ thể hơn liên quan đến các bộ phận như bộ phân phối, máy nén, van, phụ kiện và ống nhiên liệu.

Nguồn: VietQ