Khi nhắc tới xe sử dụng năng lượng sạch, người ta thường nghĩ ngay tới ô tô chạy điện hay ô tô tự lái của Tesla. Tuy nhiên, trên thực tế, có rất nhiều loại nhiên liệu thay thế sạch khác đang được nghiên cứu sử dụng cho ô tô.
Theo dự đoán của các nhà khoa học, với tốc độ khai thác và sử dụng dầu mỏ như hiện nay, trong vòng vài thế kỷ nữa hậu duệ của chúng ta sẽ phải đối mặt với cảnh tài nguyên cạn kiệt, chưa kể đến các tác động về ô nhiễm môi trường do tiêu thụ xăng dầu đem lại.
Nhu cầu về các nguồn nhiên liệu thay thế, năng lượng sạch càng trở nên cấp thiết hơn. Trước mắt, phát triển ô tô chạy điện đang là hướng đi khả dĩ nhất mà con người có thể thực hiện được. Tuy nhiên, ngoài điện năng còn rất nhiều loại năng lượng khác cũng đang được nghiên cứu và phát triển.
Không cần xăng dầu, ô tô có thể chạy bằng 15 loại nhiên liệu thú vị khác
LPG (khí hóa lỏng)
Xe chạy bằng khí hóa lỏng do hãng Ford phát triển. Ảnh: Autocar
Vào cuối những năm 1990, Vauxhall, Volvo và một số hãng xe khác đã chào bán loại ô tô chạy bằng nhiên liệu khí hóa lỏng ra thị trường.
Những chiếc xe này sẽ được khởi động bằng xăng và sau đó chuyển sang sử dụng LPG khi nhiên liệu được làm nóng. Nguyên nhân là do LPG khó cháy hơn nên phải mất nhiều thời gian để đạt được nhiệt độ hoạt động lý tưởng.
Thực chất ở châu Âu và một số khu vực khác trên thế giới, LPG vẫn là loại nhiên liệu phổ biến thứ ba sau xăng và dầu diesel. Nó có ưu điểm là tạo ra ít khí thải hơn so với xăng, tuy nhiên LPG có khả năng sinh nhiệt kém hơn xăng nên bạn sẽ cần nhiều nhiên liệu hơn để đi trên cùng một quãng đường.
Hầu hết các xe ô tô chạy bằng xăng có thể được chuyển sang chạy LPG nếu được lắp thêm thùng chứa nhiên liệu riêng và bộ chuyển đổi. Với những chiếc SUV cỡ lớn uống xăng như uống nước, phương pháp dùng LPG đã được chứng minh là có hiệu quả và tiết kiệm chi phí hơn.
Nhiên liệu hydro
Toyota Mirai là một trong số hiếm hoi các xe chạy bằng Hydro. Ảnh: Autocar
Trong kỷ nguyên xe chạy điện bùng nổ, xe chạy bằng nhiên liệu Hydro đang phải chật vật để tìm chỗ đứng trên thị trường. Nguyên nhân một phần là do các loại xe chạy bằng Hydro như Toyota Mirai và Hyundai Nexo có giá vẫn còn cao đồng thời thiếu hụt các trạm bơm nhiên liệu.
Tuy nhiên, xe chạy bằng Hydro có ưu điểm là bơm nhiên liệu nhanh hơn xe chạy điện, đồng thời có thể đi được quãng đường xa hơn nếu được đổ đầy bình. Theo tính toán, sử dụng nhiên liệu Hydro để chạy máy phát điện cung cấp cho động cơ sẽ hiệu quả hơn là việc sử dụng pin sạc như các dòng xe chạy điện hiện nay.
Cồn sinh học
Sử dụng xăng sinh học góp phần bảo vệ môi trường. Ảnh:Autocar
Cồn sinh học được sản xuất từ quá trình lên men các thực vật như mía và ngũ cốc, sau đó được trộn với xăng hoặc dầu diesel để tạo ra xăng, dầu sinh học có thể được sử dụng cho hầu hết các loại xe ô tô, xe máy hiện nay.
Tùy theo tỉ lệ pha trộn mà ta có xăng E5 (5% cồn, 95% xăng) hoặc xăng E10 (10% cồn, 90% xăng).
Về ưu điểm, các loại xăng sinh học sẽ góp phần bảo vệ môi trường do lượng khí CO thải ra trong quá trình đốt nhiên liệu ít hơn hẳn xăng thường. Tuy nhiên, theo một số người sử dụng đánh giá, loại xăng này cháy không “bốc” như xăng truyền thống.
CNG (khí nén tự nhiên)
Bình chứa CNG trên một chiếc xe hơi. Ảnh: Carlo.in
Theo thống kê, có khoảng 20 triệu phương tiện chạy bằng CNG (khí nén tự nhiên) trên thế giới.
Ưu điểm của động cơ chạy bằng CNG là tạo ra lượng khí thải dạng hạt ít hơn khoảng 75% so với động cơ diesel. Đồng thời nó cũng cắt giảm lượng khí cacbon dioxit và nitơ oxit đáng kể so với động cơ xăng. Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, CNG ít gây hao mòn động cơ hơn động cơ chạy bằng xăng dầu do lượng cacbon tích tụ ít hơn.
Một số thành phố đông đúc đã trang bị loại xe buýt và xe tải sử dụng CNG nhằm giảm bớt lượng ô nhiễm không khí. Tuy nhiên, loại khí này phải được chứa trong một thùng lớn và không nén lại được như LPG nên khó có thể dùng trên các dòng xe thương mại.
Diesel sinh học
Diesel sinh học có thể được chiết tách ra từ dầu thải. Ảnh: Autocar
Diesel sinh học có thể sản xuất bằng cách chiết tách từ hạt cải dầu hoặc dầu thải tạo ra trong quá trình nấu nướng. Dù vậy, quá trình chiết tách này đòi hỏi tiêu tốn năng lượng nên diesel sinh học không được đánh giá là một loại nhiên liệu sạch.
Ngoài ra, chi phí sản xuất diesel sinh học cũng tốn kém hơn chi phí sản xuất diesel từ dầu mỏ nên loại nhiên liệu này vẫn chưa phổ biến. Lý do duy nhất mà người ta sản xuất ra diesel sinh học đó là tận dụng được lượng dầu thải ở các nhà hàng, không cho lượng dầu thải này đổ ra gây ô nhiễm môi trường.
Khí Propan
Rất ít phương tiện chạy bằng khí propan. Ảnh: Autocar
Trên thực tế có rất ít ô tô chỉ chạy hoàn toàn bằng khí propan. Hầu hết phương tiện sử dụng loại khí này theo cách dùng tương tự như LPG, nghĩa là khởi động bằng xăng trước và sau đó chuyển sang dùng khí propan để giảm lượng khí thải.
Do đặc tính tạo ra ít khói độc nên những chiếc xe nâng hoạt động trong các kho hàng kín sử dụng loại nhiên liệu này để đảm bảo an toàn cho người điều khiển.
Vì propan ở dạng khí nên bình chứa nhiên liệu của xe cũng phải lớn hơn bình xăng thông thường. Tuy nhiên, khí propan hoạt động tốt trong điều kiện khí hậu lạnh, nơi động cơ xăng có thể gặp vấn đề về khởi động. Ngoài ra, động cơ dùng khí propan cũng ít hao mòn hơn do ít bị dầu cặn.
Nước
Xe chạy bằng nước vẫn chỉ dừng lại ở mức nghiên cứu. Ảnh: Autocar.
Việc dùng nước để làm nhiên liệu chạy xe nghe có vẻ hão huyền nhưng thực sự có thể thực hiện được. Chỉ có điều, thực hiện việc này không hề đơn giản như chuyện lấy vòi nước đổ vào bình xăng.
Đầu tiên, bạn sẽ phải lắp các tấm pin mặt trời trên nóc xe hơi để thu năng lượng điện. Lượng điện này sẽ dùng để chạy một loại máy đặc biệt, có nhiệm vụ tách nước thành Hydro và Oxy. Sau đó Hydro sẽ được dùng để chạy động cơ của xe.
Dù vậy, phương án chế tạo một chiếc xe như thế sẽ không hiệu quả về mặt sử dụng kèm theo chi phí quá cao nên vẫn chưa hãng xe nào đầu tư.
Khí nén
Mô hình của hãng Tata không thực hiện được vì thiếu thực tế. Ảnh: Autocar
Hãng xe Ấn Độ Tata từng nghiên cứu phương án sử dụng khí nén để chạy xe hơi. Bằng cách chứa không khí trong một bình kín, nén chặt, khi van được xả ra, luồng khí sẽ chạy qua tuabin và làm quay động cơ.
Tuy nhiên, cách làm này gần như vô nghĩa và không hề sạch vì quá trình chạy máy nén đưa không khí vào bình kín cũng tốn rất nhiều năng lượng và tạo ra khí thải.
Thay vào đó, hãng Citroen của Pháp đã có cách làm sáng tạo và thực tế hơn rất nhiều. Trên mẫu concept Cactus Airflow 2L năm 2014, hãng Citroen đã sử dụng năng lượng tái tạo từ quá trình phanh, hãm xe để chạy máy nén đưa không khí vào bình kín.
Hơi nước
Một chiếc ô tô chạy bằng hơi nước. Ảnh: Autocar
Động cơ hơi nước từng là đối thủ nặng ký của động cơ đốt trong trong những ngày đầu phát triển của lịch sử xe hơi.
Năm 1906, một chiếc ô tô động cơ hơi nước thậm chí còn đạt được tốc độ kỷ lục là 127,6 mph (205 km/h). Tuy nhiên, nhược điểm của loại động cơ hơi nước là tốn quá nhiều thời gian khởi động.
Dù vậy, trong suốt thế kỷ vừa qua, động cơ hơi nước đã âm thầm phát triển và trở nên rất hiệu quả. Các động cơ hơi nước hiện đại không cần lượng nước lớn để hoạt động. Chúng cũng có thể sử dụng nhiều loại nhiên liệu thân thiện với môi trường và tạo ra mô men xoắn lớn tương đương với động cơ điện.
Động năng
Phanh tái tạo được dùng nhiều trên các xe Hybrid. Ảnh: Autocar
Đây là nguồn năng lượng thay thế đã được các nhà sản xuất ô tô áp dụng rộng rãi và thường được gọi là phanh tái tạo.
Ý tưởng chế tạo khá đơn giản, các nhà sản xuất sẽ tận dụng lực hãm khi phanh xe để chạy máy phát điện, tạo ra điện năng sau đó lưu trữ vào pin. Nhược điểm của cách làm này là chi phí cao, những viên pin tích điện thường khá lớn và đắt tiền. Đây cũng là phương pháp đang được sử dụng trên các dòng xe Hybrid ngày nay.
Năng lượng mặt trời
Mẫu xe năng lượng mặt trời tầm xa đầu tiên trên thế giới. Ảnh: Driving electric.
Năng lượng mặt trời gần như là nguồn năng lượng vô hạn, miễn phí mà con người dễ tiếp cận nhất. Các hệ thống chiếu sáng dùng pin năng lượng mặt trời hiện tại rất phổ biến trên thế giới và ở cả Việt Nam.
Trong thực tế, áp dụng phương pháp này để cung cấp năng lượng cho xe hơi thì ít công ty thực hiện vì vướng phải nhiều hạn chế về mặt kỹ thuật. Nhất là khả năng trích xuất năng lượng điện từ năng lượng mặt trời không cao.
Dù vậy, công ty Lightyear có trụ sở tại Hà Lan đã tuyên bố đã giải quyết được những khó khăn trên và cho ra mắt chiếc Lightyear ONE, chiếc xe hơi chạy năng lượng mặt trời có tầm hoạt động xa đầu tiên trên thế giới.
Theo tuyên bố của Lightyear, mẫu xe này có tầm hoạt động lên tới 725 km, vượt hầu hết các mẫu xe điện dùng pin sạc hiện nay. Dự kiến, mẫu xe Lightyear ONE sẽ được bán ra thị trường vào năm 2021.
Khí nitơ
Sử dụng Nitơ làm nhiên liệu rất khó thực hiện. Ảnh: Autocar
Nitơ là khí phổ biến nhất trong bầu khí quyển của chúng ta, chiếm khoảng 78% không khí mà chúng ta hít thở. Nếu tận dụng được loại khí này để cung cấp năng lượng cho ô tô thì rất có lợi vì nó tạo ra rất ít khí thải có hại. Về lý thuyết, có thể sử dụng nitơ lỏng để làm nhiên liệu cho ô tô theo cách sử dụng khí nén.
Khi nitơ lỏng được giải phóng từ bình chứa, nó sẽ nở ra và chuyển từ thể lỏng sang thể khí, tạo ra lực nén làm quay tuabin. Tuy nhiên, nhược điểm của nitơ lỏng là chúng rất nguy hiểm và khó bảo quản.
Amoniac
Amoniac không phổ biến vì khó bảo quản. Ảnh: Autocar
Amoniac từng được sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong từ năm 1943. Ưu điểm của amoniac là giá thành rẻ, có thể sản xuất được với số lượng lớn và nó cũng không tạo ra khí thải carbon dioxide như xăng dầu.
Do có mật độ năng lượng thấp nên loại nhiên liệu này đã không được phát triển và sử dụng rộng rãi. Ngoài ra, việc bảo quản khó khăn cũng là rào cản để loại nhiên liệu sạch này trở nên phổ biến.
Khí củi đốt
Xe chạy bằng khí củi, than vẫn còn được sử dụng ở Triều Tiên. Ảnh: Bowshrine
Xe chạy bằng củi đốt đã xuất hiện từ những năm 1870 và được sử dụng nhiều nhất trong giai đoạn Chiến tranh thế giới thứ 2 do xăng dầu trở nên khan hiếm.
Nguyên tắc hoạt động của loại xe này là chuyển hóa các chất hữu cơ có trong củi, gỗ sang khí ga nhờ tác động của nhiệt, sau đó cung cấp cho động cơ đốt trong hoạt động.
Vào thế kỷ trước, để có thể chạy được quãng đường dài, những chiếc xe phải mang theo những thùng lò lớn trọng lượng hàng trăm kg để chứa củi, gỗ.
Còn ngày nay, dưới nỗ lực của khoa học kỹ thuật, những chiếc xe chạy bằng nguyên liệu khí củi đốt đã bớt cồng kềnh hơn. Tuy nhiên, việc áp dụng phương tiện này vào sử dụng đại trà vẫn còn rất xa vời.
Rượu
Các cuộc đua xe chạy bằng rượu khá hút khách. Ảnh: Autocar
Rượu thực sự có thể thay thế xăng dầu làm nhiên liệu cho xe hơi. Trên thế giới đã tồn tại những cuộc đua xe chạy bằng rượu và thu hút rất nhiều khách du lịch.
Nhược điểm của rượu là có mật độ năng lượng thấp hơn xăng, cần phải sử dụng rất nhiều rượu để thu được công suất tương tự từ động cơ. Dù vậy, việc sử dụng loại nhiên liệu này được cho là sạch hơn xăng vì rượu có thể chiết xuất hoàn toàn từ tự nhiên, qua các loại thực vật.
Tác giả: Quỳnh Anh