Kết hợp với năng lượng tái tạo
Xe điện nói chung và ô tô điện (EV) nói riêng được nhận định là xu thế của tương lai. EV có ưu điểm hiệu suất vận hành cao, chi phí nhiên liệu bảo trì thấp cũng như giảm tác động môi trường như tiếng ồn, khí thải. Các hãng xe trên thế giới cũng như Việt Nam đã bắt đầu kế hoạch thử nghiệm và bán ô tô điện.
Một trong những rào cản lớn nhất của sự phổ biến xe điện là mạng lưới trạm sạc đủ rộng và công nghệ sạc đủ nhanh. Có hai phương án sạc pin cho xe ô tô điện là tại nhà với bộ sạc chậm công suất thấp hoặc tại trạm công cộng với công suất cao cho phép sạc đầy pin trong thời gian từ 30 - 40 phút.
Hiện có các tiêu chuẩn sạc nhanh như CHAdeMO (Nhật Bản); CCS (châu Âu); Supercharges (Tesla); GBT (Trung Quốc). Tiêu chuẩn CHAdeMO phổ biến nhất hiện nay do chiếm phần lớn số lượng xe bán ra.
Các trạm sạc nhanh xe điện ngoại nhập hiện giá thành rất cao, khoảng 700 triệu đồng cho trạm 1 vòi sạc. Do đó, để triển khai mạng lưới trạm sạc tại Việt Nam sẽ tốn chi phí cũng như vận hành hệ thống.
Bài toán đặt ra đối với các kỹ sư Việt Nam là cần trạm sạc tiên tiến, công suất lớn, tốc độ sạc nhanh, giá thành hợp lý hơn ngoại nhập và tự chủ được công tác thiết kế, sản xuất sản phẩm. Để có lời giải, nhóm tác giả đã đưa ra đề tài “Nghiên cứu, chế tạo và lắp đặt trạm sạc nhanh ô tô điện nhằm khuyến khích việc sử dụng xe ô tô điện tại Việt Nam” đáp ứng những mục đích trên.
Trạm sạc nhanh xe ô tô điện cho phép nạp nhanh các chủng loại xe theo tiêu chuẩn thống nhất trên thế giới. Loại sạc một chiều điện áp từ 300 - 750 V, dòng điện tối đa 60A, công suất 60 kW, hiệu suất chuyển đổi lớn hơn 90%. Giao diện thân thiện với người dùng song ngữ Việt - Anh. Nó phải có nhiều chế độ như sạc thông thường, sạc đầy pin hoặc theo thời gian linh hoạt lựa chọn theo người dùng.
Trạm sạc hoàn toàn đáp ứng các tiêu chuẩn IEC (International Electrotechnical Commission - tiêu chuẩn quốc tế cho kỹ thuật điện) về trạm sạc DC (còn được gọi là trạm sạc Cấp 3 hoặc CHAdeMO EV) cho xe điện như: IEC 61851-23 về hệ thống trạm sạc, IEC 61851-24 về truyền dữ liệu số và IEC 62196-3 về kết nối.
Phần mềm Quản lý hạ tầng là mô hình bao gồm các trạm sạc được kết nối truyền dữ liệu về hệ thống máy chủ (server) qua Internet. Chương trình quản lý sẽ cập nhật dữ liệu từ hệ thống máy chủ giám sát từ xa, nhanh chóng phát hiện các lỗi, bất thường trong vận hành. Đồng thời website tra cứu thông tin cũng được xây dựng để người dùng có thể tra cứu thông tin vị trí, trạng thái bận/rỗi... của trạm sạc được nhanh chóng.
Điều đặc biệt là nhóm tác giả còn thiết kế trạm sạc kết hợp các nguồn năng lượng tái tạo và lưới điện thông minh. Nhóm tác giả đã thiết kế và lắp đặt trạm sạc xe điện kết hợp với mái năng lượng mặt trời xoay được để tối ưu hiệu suất trên mái nhà xe trạm sạc.
Đây là giải pháp tổng thể về trạm sạc nhanh xe ô tô điện tự nghiên cứu, thử nghiệm và sản xuất lắp đặt vận hành thực tế đầu tiên tại Việt Nam. Nó hoàn toàn tương thích với các tiêu chuẩn sạc xe điện trên thế giới.
Trạm sạc ô tô điện do kỹ sư Việt Nam nghiên cứu sản xuất.
Tự chủ công nghệ
ThS Trần Dũng cho biết, về phần cứng, trạm sạc được nghiên cứu áp dụng tiêu chuẩn CHAdeMO. Nó cho phép mở rộng các tiêu chuẩn sạc khác bảo đảm tương thích các xe điện có trên thị trường với khả năng sạc nhanh cả 2 vòi.
Ngoài ra, nó có các tính năng bảo đảm an toàn sử dụng như bảo vệ quá tải, ngắn mạch, dòng rò chạm đất, bảo vệ chống sét, cảnh báo mở cửa tủ, mất điện áp pha, cảm biến cháy… Trạm được thiết kế theo dạng khối gọn nhẹ giúp cho công tác lắp đặt, vận hành được thuận tiện, đơn giản phù hợp với điều kiện môi trường, khí hậu Việt Nam, tiêu chuẩn chống nước IP54.
Về phần mềm, trạm sạc có giao diện được thiết kế chính trên ngôn ngữ tiếng Việt (hỗ trợ tiếng Anh). Thuật toán lập trình cấu trúc chặt chẽ đảm bảo ổn định, kiểm soát lỗi phát sinh trong quá trình sử dụng và có cơ chế bảo vệ an toàn cho trạm sạc cũng như xe điện.
Đề tài cũng tích hợp quy trình thanh toán bằng mã QR (cổng dịch vụ VNPay) tương thích với các cổng dịch vụ tại Việt Nam. Trạm sạc cho phép khả năng sạc cùng lúc 2 vòi, giảm thời gian chờ đợi của khách hàng so với các giải pháp chỉ cho phép sạc tuần tự của các hãng.
Nhóm nghiên cứu đã lắp đặt triển khai thực tế để vận hành với xe điện tại 1 toà nhà và 2 cửa hàng xăng dầu. Một trạm sạc được lắp đặt tại toà nhà Tổng Công ty Điện lực miền Trung từ tháng 11/2018.
Trên cơ sở dự án “Hợp tác nghiên cứu ứng dụng, thử nghiệm và phát triển trạm sạc điện cho phương tiện sử dụng năng lượng điện” với Tổng Công ty Dầu Việt Nam (PVOil), nhóm tác giả đã tiến hành lắp đặt 2 trạm sạc tích hợp tại cửa hàng xăng dầu tại TP Đà Nẵng (CHXD Lê Văn Hiến, CHXD Hoà Xuân) vận hành từ tháng 7/2020 đến nay.
Nhóm tác giả cũng đã là đơn vị tư vấn Đề án quy hoạch “Đề xuất các vị trí xây dựng trạm sạc xe ô tô điện, cơ chế khuyến khích phát triển xe ô tô điện, trạm sạc xe ô tô điện”. Đề án nhằm khuyến khích phát triển sử dụng xe ô tô điện, tăng cường sử dụng năng lượng xanh sạch trên địa bàn TP Đà Nẵng và đã được phê duyệt triển khai.
Giải pháp theo cách tiếp cận thiết kế, sản xuất hoàn toàn tại Việt Nam từ khâu nghiên cứu phát triển, gia công, phát triển phần mềm, lắp đặt thiết bị bao gồm từ khâu phân tích, thiết kế chi tiết như vỏ tủ trạm sạc, bố trí các thành phần cấu thành… và sau cùng viết phần mềm vận hành, giao diện người dùng cùng các tiện ích đi kèm.
Thiết bị trạm sạc nhanh giá thành chỉ bằng khoảng 2/3 so với sản phẩm ngoại nhập. Khi áp dụng kết quả của đề tài giúp giảm chi phí đầu tư hệ thống trạm sạc so với việc mua thiết bị ngoại nhập do việc tự chủ nghiên cứu và thiết kế.
