Xe điện có gây ô nhiễm hơn Xe thông thường không?

Nhu cầu về xe điện (EV) đang tăng lên so với các phương tiện thông thường do chi phí vận hành thấp, tăng cơ sở hạ tầng liên quan đến EV, giảm giá do sản xuất hàng loạt và nhận thức của khách hàng về môi trường.

Volvo cho biết việc tạo ra một chiếc xe điện tạo ra lượng khí thải nhiều hơn 70% so với ICE . Nó nói rằng

“Việc sản xuất và tinh chế vật liệu, sản xuất và chế tạo mô-đun pin tại Volvo Cars đối với C40 Recharge dẫn đến lượng khí thải GHG cao hơn gần 70% so với XC40 ICE”.( 1 )

Một nghiên cứu gần đây được thực hiện bởi Viện Công nghệ Ấn Độ (IIT) Kanpur tuyên bố ô tô điện gây ô nhiễm hơn ô tô hybrid thông thường. (2)  Cùng tìm hiểu xe điện có gây ô nhiễm hơn xe thông thường hay không?

Trong tháng 5, tổng cộng 1,57 vạn xe điện (bao gồm 2W, 4W và các loại khác) được bán ở Ấn Độ. Xe điện không có khí thải từ ống xả và cũng ít gây ra tiếng ồn hơn trong quá trình chạy nên có vẻ như xe điện không gây ô nhiễm môi trường. Nhưng trên thực tế, xe điện không hoàn toàn thân thiện với môi trường và trong bài viết này, chúng ta sẽ xem nó sạch hơn bao nhiêu so với các phương tiện thông thường.

Xe điện gây ô nhiễm như thế nào

• Vận hành xe điện
• Sản xuất xe điện & linh kiện

Ô nhiễm do xe điện gây ra Trong quá trình vận hành (lái xe)

Vì xe điện không cần nhiên liệu xăng dầu để vận hành, thay vào đó, nó sử dụng pin để điều khiển hệ thống đẩy của nó. Xe điện không thải ra các loại khí độc hại như NOx, SOx, CO và CO2 trong thời gian lái xe. Tuy nhiên, xe điện có mối liên hệ gián tiếp với các chất ô nhiễm phát ra từ chúng. 

Nguồn phát điện-
Xe điện sử dụng điện để sạc cho ắc quy cung cấp năng lượng cho động cơ chạy xe. Điện có thể được tạo ra bằng cách sử dụng than đá, khí đốt tự nhiên, phản ứng hạt nhân và từ các nguồn tái tạo như gió, mặt trời, v.v. Ở Ấn Độ, phần lớn điện được tạo ra trong các nhà máy nhiệt điện (56,81% (237268,91 MW ) trong tổng sản lượng điện). Nếu điện được sản xuất từ ​​các nguồn tái tạo càng nhiều thì lượng phát thải khí nhà kính (GHG) càng ít được tính trong hoạt động của EV.

Bảng dưới đây trình bày các chất ô nhiễm được tạo ra từ các loại phương tiện và nhà máy nhiệt điện khác nhau theo tỷ lệ phần trăm.

Hình dưới đây cho thấy tình trạng ô nhiễm do xe điện và các phương tiện thông thường gây ra từ khi sản xuất đến khi chạy 150.000 km ở các quốc gia lớn của Châu Âu. Rõ ràng là nguồn phát điện ảnh hưởng lớn đến lượng chất gây ô nhiễm do xe điện gây ra.

Ống xả thể hiện lượng khí thải do nhiên liệu gây ra trong các phương tiện truyền thống và bằng 0 trong xe điện. Một chiếc xe điện trung bình ở châu Âu tạo ra ít hơn 50% lượng khí nhà kính trong vòng đời trong 150.000 km lái xe đầu tiên, có thể thay đổi từ 28% đến 72%, tùy thuộc vào sản xuất điện tại địa phương. Khi so sánh với phương tiện động cơ đốt trong hiệu quả nhất, một chiếc ô tô điện điển hình ở châu Âu tạo ra lượng khí thải nhà kính ít hơn 29% .

Kết quả tương tự cũng được quan sát đối với Hoa Kỳ. Ở Philadelphia, Hoa Kỳ sử dụng Tesla Model S tạo ra 90 g/dặm CO2 trong khi 120 g/dặm CO2 cho hỗn hợp điện trung bình ở Hoa Kỳ, ít hơn nhiều so với các loại xe chạy xăng tạo ra 410 g/dặm CO2. Phát thải ngược dòng thể hiện khí thải do sản xuất nhiên liệu (trong trường hợp EV là điện) trong khi Khí thải từ ống xả là khí thải thoát ra khỏi xe trong quá trình chạy.

Xe điện có các bộ phận chuyển động tương đối ít hơn so với các phương tiện thông thường vốn cần tra dầu thường xuyên và có thể tạo ra các hạt mịn trong không khí. Điều này cũng làm giảm sự hao mòn của các bộ phận do đó làm giảm chất thải sản phẩm hậu mãi. Xe điện có động cơ (như BLDC, PMSM, SynRM) để điều khiển phương tiện không tạo ra tiếng ồn (rất không đáng kể) trên đường, không giống như động cơ đốt trong.

Ô nhiễm từ phanh và lốp xe

Động cơ đốt trong thông thường (ICE) sử dụng phanh đĩa trong khi xe điện sử dụng "phanh tái tạo" giúp khôi phục năng lượng phanh trở lại ắc quy của ô tô để cung cấp năng lượng cho ô tô, giúp giảm việc sử dụng phanh. Tiếng sủa chân không cũng đang được triển khai trên các phương tiện sẽ tiếp tục giảm lượng khí thải dạng hạt. Do đó, nó làm giảm phát thải hạt trong không khí gây ra các vấn đề về hô hấp và tử vong sớm.

Mặc dù xe điện có trọng lượng nặng hơn làm tăng quãng đường phanh và độ mòn của lốp nhưng do sử dụng loại lốp đặc biệt nên vấn đề này ảnh hưởng rất ít đến việc gây ô nhiễm.

Sản xuất xe điện & linh kiện

Đây là phần ô nhiễm chính do EV gây ra trong quá trình sản xuất pin đóng góp 31-46% tổng lượng ô nhiễm gây ra. Pin của ắc quy xe điện chứa nhiều kim loại quý hiếm và độc hại như coban rất khó khai thác. Trong nghiên cứu, người ta thấy rằng 30 đến 494 kg CO2 tương đương trên mỗi kWh được tạo ra trong quá trình sản xuất pin. Con số này tiếp tục được thu hẹp xuống còn 61–106 kg/kWh CO2 tương đương do có nhiều dữ liệu rõ ràng hơn.

Pin Li-ion chủ yếu được sử dụng trong xe điện bao gồm vật liệu hoạt động cực dương, cực âm, chất điện phân, chất phân tách và chất kết dính. Đối với cùng dung lượng của pin Li-ion, pin Li-ion dựa trên LFP tạo ra nhiều GHG hơn so với pin Li-ion dựa trên NMC và LMO. Việc sản xuất vật liệu catốt và nhôm rèn là những nguyên nhân chính góp phần vào phát thải khí nhà kính. Phần trăm khối lượng thành phần của pin được yêu cầu trong quá trình sản xuất như sau trong bảng dưới đây:

Khoảng 50% lượng khí thải trong thời gian sử dụng pin đến từ nguồn điện được sử dụng trong quá trình sản xuất và lắp ráp pin. Vì vậy, pin được sản xuất từ ​​một nhà máy chạy bằng năng lượng tái tạo sẽ bổ sung lượng khí thải GHG ít hơn từ việc chạy xe điện. Vì vậy, nhiều gigafactory sản xuất pin Li-ion đang lắp đặt các nguồn năng lượng tái tạo để đáp ứng năng lượng mà nhà máy yêu cầu, ví dụ Tesla Gigafactory.

Sự khác biệt về lượng khí thải GHG từ việc sản xuất pin Li-ion bao gồm các thành phần liên quan (như BMS) đối với Trung Quốc và Hoa Kỳ được thể hiện rất rõ trong hình dưới đây:

Mặc dù việc sản xuất xe điện tạo ra nhiều GHG hơn so với các phương tiện thông thường, nhưng điều đó sẽ được đền bù sau 2-3 năm hoạt động (tùy thuộc vào nguồn điện được sử dụng) do xe điện không phát thải khí thải từ ống xả.

Phần kết luận

Mức độ phổ biến của Xe điện đang tăng lên liên tục do các tính năng độc đáo của chúng so với động cơ IC như chi phí vận hành ít hơn và thân thiện với môi trường. Lượng ô nhiễm do xe điện gây ra là vấn đề gây tranh cãi. Lượng phát thải khí nhà kính lớn trong quá trình sản xuất xe điện là vấn đề được các kỹ sư và nhà khoa học quan tâm. Nhưng nó có thể giảm phần lớn trong tương lai do những tiến bộ trong công nghệ liên quan đến sản xuất và sự chấp nhận nhanh chóng các nguồn năng lượng tái tạo trong xã hội. Sau khi nghiên cứu một số báo cáo, tôi chắc chắn rằng xe điện đang gây ra ít ô nhiễm hơn ngay cả trong trường hợp xấu nhất là phát điện (chọn nhiều nhà máy nhiệt điện hơn). Trong một báo cáo, người ta thấy rằng trong95% dân số thế giới lái ô tô điện tốt cho khí hậu hơn ô tô chạy bằng xăng. Do đó, trong tương lai, xe điện sẽ đáp ứng các yêu cầu về môi trường và sẽ giúp đạt được nền kinh tế bằng không.