Đường sắt điện hóa có thể giải quyết vấn đề sạc xe trên đường không?

Chia sẻ trang này
Đường sạc điện là cơ sở hạ tầng sạc được nhúng trong những con đường sạc pin cho xe trong khi chạy, và câu trả lời ngắn gọn là: công nghệ thực sự hoạt động, nhưng đến nay trên thế giới việc triển khai lâu dài và quy mô lớn vẫn còn rất hạn chế - một phần lời hứa đang nằm trên đường, còn phần lớn vẫn nằm dưới tầm của các dự án thí điểm. Hãy tưởng tượng: xe của bạn không bị trật vào pin, mà con đường tự cấp năng lượng cho bạn. Giống như đặt điện thoại lên miếng sạc - nhưng bạn đang chạy với tốc độ 90 km/h trên tấm đệm ấy. Lần đầu nghe ý tưởng này, tôi cũng đã nghĩ "khoan đã, không thể tốt đến vậy". Vì vậy hãy cùng nhau xem: những con đường này hoạt động thế nào, ai đang xây dựng, tốn bao nhiêu tiền và quan trọng nhất - liệu có thực sự lan rộng?
Những Điểm Nổi Bật
- Ở Thụy Điển, đường sạc điện dài 21 km giữa Stockholm và Arlanda đã được khánh thành; các xe được sạc trong khi chạy.
- Đường sạc không dây công cộng đầu tiên của Mỹ ở Detroit dài một phần tư dặm (~400 m).
- Chi phí đường sạc điện hiện nay khoảng 2 triệu đô la mỗi dặm.
- Hệ thống đường sạc điện có thể làm giảm pin xe tải 41-75% tùy theo kịch bản.
Con Đường Sạc Năng Lượng Như Thế Nào? Có Hai Phương Pháp Khác Nhau
Có hai công nghệ chính và cả hai đều trả lời cùng một câu hỏi: làm sao truyền năng lượng cho xe khi xe đang di chuyển?
Sạc cảm ứng: phép màu không dây
Các cuộn dây nhúng trong đường gửi năng lượng qua bộ biến tần tần số cao đến bộ thu ở gầm xe - phiên bản khổng lồ của miếng sạc không dây thông thường. Không tiếp xúc, không dây cáp, cũng không phải lo hệ thống làm mát. Cái đẹp này đi kèm với cái giá: một phần năng lượng bị thất thoát trong không khí. So với sạc bằng cáp, việc nhận cùng công suất mất nhiều thời gian hơn; trong một thử nghiệm năm 2018, sạc không dây tốn nhiều thời gian hơn 15% so với sạc bằng cáp ở cùng công suất. Hơn nữa, hệ thống cực kỳ nhạy với việc căn chỉnh - chỉ cần lệch 3 cm cũng có thể giảm đáng kể công suất truyền. Nếu xe của bạn không nằm chính xác trên cuộn dây, hiệu suất sạc giảm mạnh.
Hệ thống chưa đủ chín muồi: trong các thử nghiệm tại Pháp năm 2023, cuộn cảm ứng đã vượt quá 100 °C và phát hiện nguy cơ hư hại nhiệt trên đường trong điều kiện hoạt động bình thường. Nghĩa là trong ngày hè nóng bức, cuộn dây dưới gầm những chiếc xe tải đi qua đường có thể nóng lên - không giống việc động cơ ấm lên thông thường, mà là một vấn đề kỹ thuật nghiêm trọng. Mặt tích cực: các nghiên cứu đang tiến triển. Một nhóm nghiên cứu sử dụng tối ưu hóa bằng máy học đã nâng hiệu suất truyền năng lượng từ 65% lên 86,7%; hơn nữa thiết bị vẫn hoạt động ngay cả khi không thẳng hàng hoàn toàn với cuộn dây. Hiện nay tần số phổ biến vào khoảng 85 kHz và một số hệ thống có thể đạt công suất trên 300 kW.
Sạc dẫn điện: đường ray trên đường
Phương pháp thứ hai cổ điển hơn nhưng hiệu quả hơn: một ray nhúng trên bề mặt đường và một bộ tiếp xúc dưới gầm xe nối dài xuống ray này. Nếu nghĩ ở tầm đường phố, đó là phiên bản nhựa đường của logic đường sắt trên cao cấp điện cho tàu hỏa. Hệ thống dẫn điện không có tổn thất như truyền không dây; phần lớn năng lượng đến được xe. Sự hấp dẫn của cảm ứng là sự tiện nghi, còn của dẫn điện là hiệu suất và chi phí.
| Đặc điểm | Cảm ứng (không dây) | Dẫn điện (ray) |
|---|---|---|
| Tiếp xúc | Yok, cảm ứng điện từ | Có, ray nhúng trong đường |
| Hiệu suất | Thấp hơn, có tổn thất năng lượng | Bảo toàn phần lớn năng lượng |
| Độ nhạy với việc căn chỉnh | Trượt 3 cm làm giảm hiệu suất | Yêu cầu tiếp xúc với ray |
| Chi phí | Công nghệ cao, đắt hơn | Thường rẻ hơn |
| Dự án ví dụ | Detroit, Gotland | eRoadArlanda |
Ai Đã Làm Ở Đâu Trên Thế Giới, Đã Đi Được Đến Đâu?

Thụy Điển: đi trước một bước
Thụy Điển hiện là nhà vô địch của lĩnh vực này. Một đoạn đường điện dài 21 km đã được khai trương giữa Stockholm và sân bay Arlanda; các xe thương mại và xe cá nạp pin trong khi lái trên đoạn đường này. Điều thú vị là đoạn thử nghiệm đầu tiên dài 2 km của cùng dự án đã hoàn thành vào năm 2018 - nghĩa là việc chuyển từ thử nghiệm sang cơ sở hạ tầng lâu dài mất khoảng 8 năm. Công nghệ này không ồn ào, mà tiến từng bước. Cơ quan Giao thông Thụy Điển triển khai điều này như một chương trình quốc gia; đất nước này dự báo chi phí khoảng 30–40 tỷ SEK (khoảng 2,9–3,8 tỷ đô la) cho khoảng 2.000 km đường điện. Ngoài ra, trên đảo Gotland, Electreon đã phát triển một đoạn đường điện dài 1,6 km cho xe tải và xe buýt; cũng có một bản demo về xe tải đường dài nạp pin trong khi lái.
Mỹ: những đoạn ngắn và những kế hoạch táo bạo
Ở phía Mỹ, tại khu Corktown của Detroit, một đoạn dài một phần tư dặm (khoảng 400 m) trên đường một phần tư dặm (khoảng 400 m) trên đường Street đã được khai trương vào tháng 11 năm 2023 - đoạn đường sạc không dây công khai đầu tiên của Hoa Kỳ. Sở Giao thông Michigan và thành phố Detroit đã hợp tác với Electreon, dự án được cấp một phần kinh phí 1,9 triệu đô la. Mục tiêu là mở rộng nó lên một dặm trong vài năm tới. Trên mặt trận Florida, mọi thứ cũng đang sôi động: Trong đoạn đầu tiên của một dự án expressway mới gần Orlando, một đoạn dài 1,6 dặm sẽ có công nghệ sạc không dây nhúng trong đường; việc xây dựng bắt đầu vào năm 2026. Trong khi đó, Oak Ridge National Laboratory đã cấp phép công nghệ DWPT (điện áp 4 kV, dòng điện 750 A, tần số khoảng 85 kHz) cho HEVO có trụ sở tại Brooklyn; Honda cũng đã hợp tác với Taisei và Taisei Rotec để phát triển hệ thống sạc cảm ứng trong khi lái xe. Nói cách khác, có khá nhiều thứ đang được ấp ủ trong nền.
Những kế hoạch lớn của châu Âu
Pháp lên kế hoạch 8.850 km đường điện vào năm 2035 - dây dẫn trên cao, ray hay cảm ứng đều nằm trên bàn. Ở phía Đức, cũng có các nghiên cứu đề xuất 4.000 km cơ sở hạ tầng dây dẫn trên cao hoặc cảm ứng trên autobahn. Tại thành phố Trondheim của Na Uy, gần bãi đỗ xe buýt, một ứng dụng sử dụng sạc cảm ứng khi dừng hoặc di chuyển chậm đang hoạt động. Ở Israel, tại Tel Aviv, có một quan hệ đối tác "Charging-as-a-Service" trị giá khoảng 9,4 triệu đô la cho đội xe 200 chiếc của Dan Bus Company; với gói thuê bao khoảng 800–1.000 đô la mỗi tháng. Nhưng nói thật lòng: hầu hết những dự án này vẫn đang ở giai đoạn kế hoạch hoặc đấu thầu. Ngày hôm nay chúng ta có thấy ứng dụng quy mô lâu dài nào không? Từ đầu đến cuối, chủ yếu là 21 km của Thụy Điển.
Chuyện Tiền Bạc: Những Con Đường Này Tốn Bao Nhiêu?
Dự án Detroit có chi phí khoảng 2 triệu đô la mỗi dặm. Phó chủ tịch Electreon, Stefan Tongur, dự đoán rằng khi công nghệ trưởng thành, chi phí có thể giảm xuống còn khoảng 1,2 triệu đô la mỗi dặm và chi phí bộ thu trên mỗi xe khoảng 1.000 đô la. Đẹp đấy nhưng con số này đáng sợ: phủ toàn bộ các thành phố hay đường cao tốc với mức chi phí như vậy sẽ là một con số khổng lồ. Vì vậy điểm mấu chốt của cuộc tranh luận là đây - bạn không cần phải điện khí hóa mọi con đường. Cách tiếp cận mà Tongur đề xuất cũng chính là điều đó: hãy nhắm đến những vị trí chiến lược có mô hình kinh doanh. Xe buýt chạy trên tuyến đường cố định, hành lang xe tải giữa cảng và kho hàng, các tuyến vận tải công cộng. Ngắn gọn mà nói: đường điện không nên làm ở mọi nơi, mà phải làm ở đúng nơi.
Còn có cả vấn đề phía xe: để tận dụng con đường này, xe của bạn cần có một bộ thu đặc biệt. Tại Mỹ, mẫu xe duy nhất hiện nay đi kèm bộ thu sạc không dây xuất xưởng là chiếc sedan hybrid BMW 530e. Nghĩa là nếu có hạ tầng, số lượng xe được trang bị để sử dụng nó cũng chỉ bấy nhiêu. Tuy nhiên nhu cầu phía người tiêu dùng thì đáng khích lệ: Trong một cuộc khảo sát với 1.000 người tại Mỹ, 81% người tham gia sở hữu xe điện hoặc dự định mua đã nói rằng họ quan tâm cao đến các xe có sạc không dây. Có nhu cầu nhưng chưa có phần cứng và đường - đúng cái vòng tròn gà-quả trứng nổi tiếng ấy.
Lời hứa thực sự: Thu nhỏ những cỗ pin khổng lồ trong vận tải nặng
Theo tôi, lời hứa ấn tượng nhất của đường điện không phải là xe cá nhân, mà là xe tải. Tại sao? Bởi vì nếu xe tải đường dài có thể sạc pin trên đường, nó không phải vác trên lưng những cỗ pin nặng hàng trăm cân. Một nghiên cứu từ Vương quốc Anh (de Saxe và cộng sự, 2023) cho thấy hệ thống đường điện có thể thu nhỏ pin xe tải lần lượt 41%, 62% và 75% trong ba kịch bản - các kịch bản "Light", "Medium" và "Heavy" tùy theo khoảng cách (phạm vi 2.750 / 5.500 / 8.500 km). Thu nhỏ pin không chỉ có nghĩa là giảm cân nặng: chi phí ban đầu của xe giảm xuống, tổng chi phí sở hữu có thể rẻ hơn tới 9% so với mức cơ sở. Trong một nghiên cứu năm 2025 do phía Fraunhofer tổng hợp cũng báo cáo rằng xe tải điện-pin sử dụng đường điện vượt qua xe diesel cả về phát thải lẫn chi phí, và là lựa chọn có chi phí thấp nhất.
Nhưng chưa phải ai cũng bị thuyết phục. Ashley Nunes từ Trường Luật Harvard cho rằng sạc không dây tuy trông hấp dẫn trên đường nhưng có thể mất đi tính thực tiễn vì logistics và chi phí; tuy nhiên ông thừa nhận rằng nó có thể có ý nghĩa trong phân khúc xe tải trung/nặng chạy tuyến cố định. Sự dè dặt tương tự tồn tại ở khắp nơi: bất kể hệ thống sáng giá đến đâu, việc lát hoàn chỉnh cả một đường cao tốc lại là một chuyện hoàn toàn khác.
Khả năng mở rộng: Bản thân con đường có thể trở thành nhà máy điện không?
Đến đây thì theo tôi bức tranh đã rõ: công nghệ hoạt động, các ví dụ ngày càng nhiều nhưng tốc độ tăng trưởng chậm hơn khá nhiều so với mục tiêu. Ở Mỹ cũng có những bước đi pháp lý - một mặt là đề xuất chương trình cấp vốn sạc không dây ở cấp liên bang (Wireless Electric Vehicle Charging Grant Program Act), mặt khác là sáng kiến Illinois SB1805 đưa ra yêu cầu thí điểm sạc không dây động cho các dự án giao thông dài hơn 20 làn-dặm. Nghĩa là phía chính sách cũng đã bắt đầu nhấn nút. Dù vậy, tính đến năm 2026, bức tranh cụ thể như sau: Tại Mỹ, một dự án thí điểm đã bước vào giai đoạn xây dựng, các kế hoạch lớn của châu Âu vẫn chỉ là kế hoạch, và ứng dụng quy mô vĩnh viễn chỉ mới có một ví dụ duy nhất (21 km).
Riêng phía công nghiệp thì chưa làm hài lòng được tất cả những ai quan tâm. Các tiến triển như chi phí cho người mua giảm xuống 1.000 đô la, chi phí mỗi dặm lùi về 1,2 triệu đô la và hiệu suất leo lên mức 86 phần trăm đều đi đúng hướng, nhưng bản thân con đường đó chưa trở thành nguồn năng lượng - mới chỉ có những đoạn thử nghiệm nhỏ và đắt đỏ. BMW và Ford đứng về phía WiTricity, còn Stellantis chọn Hevo Power. Còn Tesla từng mua rồi bán lại Wiferion - nghĩa là các ông lớn chưa đứng chung một phe. Thế giới ô tô nói "đồng ý nhưng" với công nghệ này; chưa có con đường rõ ràng nào được chọn. Ngoài ra, một tổng quan học thuật có hệ thống năm 2026 so sánh hiệu suất và hành vi nhiệt của đường điện cảm ứng và đường điện dẫn đã được công bố - bằng chứng cho thấy lĩnh vực này vẫn đang được tranh luận sôi nổi.
Lời hứa hay Thực tế? Kết luận của tôi
Theo tôi, câu trả lời trung thực là: đường điện hiện đang ở trạng thái kết hợp "ý tưởng tuyệt vời + giai đoạn sơ khai". Nó có hoạt động không? Có. Có đủ cho tất cả mọi người chưa? Chưa. Kịch bản ứng dụng phù hợp đã rõ: xe buýt tuyến cố định, hành lang cảng biển và logistics, các tuyến xe tải đường dài. Ở những nơi này, lời hứa thu nhỏ pin có con số chứng minh; pin xe tải có thể nhỏ hơn tới 75 phần trăm, điều này khiến các hệ thống đường điện trở thành ứng viên nghiêm túc trong vận tải hạng nặng. Đối với giao thông nội đô, các tuyến xe buýt cũng là điểm khởi đầu khá hợp lý.
Riêng phía người lái xe cá nhân thì cần một chút kiên nhẫn. Việc chi phí cho người mua giảm xuống còn 1.000 USD, chi phí trên mỗi dặm giảm còn 1,2 triệu USD và hiệu suất tăng lên mức 86% là những tiến bộ theo hướng đúng, nhưng bản thân con đường ấy vẫn chưa trở thành nguồn năng lượng - hiện chỉ có những đoạn thử nghiệm nhỏ và đắt đỏ. Anh có thấy lạ không? Nghĩ về việc chúng ta sẽ sống trong một thế giới mà xe hơi được sạc khi đang chạy trên đường cao tốc thật đáng phấn khích; nhưng con đường dẫn đến thế giới ấy có vẻ dài hơn dự kiến. Hiện tại, nước đi khôn ngoan nhất là đừng rời mắt khỏi công nghệ này: nó trông giống như một trong những cơ hội có khả năng bùng nổ nhất trong vận tải hạng nặng.
Nguồn tham khảo
- Wireless charging: The roads where electric vehicles never need to plug in - BBC Future
- Dynamic Wireless Charging For Electric Vehicles - GreenLancer
- Inductive charging - Wikipedia
- Sweden opens electric road that recharges vehicles in motion - ArchDaily
- Florida to trial wireless EV charging highway - EV Infrastructure News
- An electric road system or big batteries: Implications for UK HGVs (de Saxe et al., 2023) - ScienceDirect
- Electric truck batteries: The bigger, the better? - ICCT
- Tình trạng của hệ thống đường sá điện hóa - Fraunhofer PUBLICA
- Sạc dẫn điện - Schunk Transit Systems
- Honda thử nghiệm sạc không dây động khi đang lái xe - electrive
- Tổng quan về các con đường điện hóa sử dụng truyền tải điện năng cảm ứng - Taylor & Francis
- IL SB1805 - BillTrack50