Trạm sạc năng lượng mặt trời có phải tương lai của ngành công nghiệp xe điện?

Chuyển dịch xe điện được nhận định là xu hướng phát triển tất yếu của giao thông toàn cầu, nhưng cũng là thách thức đối với hạ tầng giao thông của mỗi quốc gia, nhất là lưới điện truyền tải. Lúc này, việc phát triển mô hình vừa sử dụng hiệu quả năng lượng tái tạo, vừa bảo vệ môi trường như trạm sạc năng lượng mặt trời sẽ giải quyết được hầu hết nhược điểm của trạm sạc truyền thống, đồng thời thúc đẩy sự chuyển dịch bền vững của ngành công nghiệp xe điện. 

Trạm sạc năng lượng mặt trời là gì?

Trạm sạc năng lượng mặt trời (Solar Powered Battery Charging Station) là một loại hình dịch vụ trạm sạc sử dụng 100% năng lượng tái tạo từ quang điện hoặc kết hợp với điện lưới để cung cấp năng lượng cần thiết cho pin xe điện. 

Trạm sạc bằng năng lượng mặt trời được đánh giá là giải pháp năng lượng sáng tạo, bền vững có khả năng giải quyết cuộc khủng hoảng điện năng khi xe điện trở thành xu hướng của ngành giao thông toàn cầu, đồng thời giảm tải cho lưới điện quốc gia và thúc đẩy việc sử dụng năng lượng sạch để chống biến đổi khí hậu. 

Hiện nay, trạm sạc năng lượng mặt trời được lắp đặt tại nhiều khu vực như:

• Khu dân cư: Thường là dạng trụ sạc tư nhân, phục vụ việc sạc chậm qua đêm cho nhu cầu sử dụng xe điện hàng ngày của hộ gia đình. 
• Đường cao tốc, quốc lộ: Đa phần là loại sạc nhanh có công suất trên 40kW. Đây là vị trí lắp đặt trạm sạc quang điện lý tưởng nhất. 
• Trạm dừng nghỉ: Bao gồm cả loại sạc nhanh và sạc chậm để phục vụ nhu cầu của nhiều khách hàng khác nhau. 

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của trạm sạc năng lượng mặt trời

Cấu tạo điển hình của một trạm sạc quang điện gồm các thành phần như sau: 

• Hệ thống pin mặt trời: Có nhiệm vụ hấp thụ ánh sáng mặt trời và chuyển hóa thành điện năng (dòng điện một chiều).
• Bộ biến tần: Pin mặt trời chỉ tạo được dòng điện 1 chiều trong khi trạm sạc xe điện cần nguồn đầu vào là dòng điện xoay chiều. Bộ biến tần có chức năng chuyển đổi dòng DC thành AC để cấp nguồn cho trạm sạc. 
• Bộ sạc xe điện: Chịu trách nhiệm truyền điện năng tạo ra từ các tấm pin vào pin xe điện một cách an toàn.
• Pin lưu trữ: Giúp lưu trữ năng lượng để cấp cho pin xe điện khi cần. Khi xe ngắt kết nối, điện năng sẽ được bảo tồn trong hệ thống pin. 

Về nguyên lý hoạt động, trạm sạc năng lượng mặt trời vận hành theo quy trình: 

• Chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng: Tấm pin mặt trời sẽ hấp thụ quang điện và tạo ra dòng điện một chiều. 
• Biến đổi dòng điện: Dòng điện DC sau đó sẽ được bộ biến tần chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều AC để cấp nguồn cho trạm sạc. 
• Lưu trữ năng lượng: Thời điểm có nhiều ánh nắng mặt trời, điện năng tạo ra từ tấm pin sẽ được cung cấp trực tiếp cho các phương tiện chạy bằng pin. Nếu dư thừa, năng lượng sẽ tích trữ vào bộ lưu trữ (ắc quy hoặc pin lithium) để sử dụng vào ban đêm hoặc khi có ít ánh sáng. Khi pin đã đầy, phần năng lượng còn lại sẽ được hòa lưới. Trường hợp hệ thống pin không cung cấp đủ công suất cho xe điện, trạm sạc hòa lưới sẽ lấy điện từ lưới điện quốc gia.

Phân loại trạm sạc năng lượng mặt trời

Có 2 loại trạm sạc quang điện phổ biến là trạm sạc hòa lưới và trạm sạc ngoài lưới. 

Trạm sạc năng lượng mặt trời hòa lưới

Mô hình trạm sạc quang điện dạng này sẽ được kết hợp với lưới điện. Khi điện tạo ra từ ánh sáng mặt trời lưu trữ trong pin được sử dụng hết, hệ thống sẽ tự động chuyển đổi sang dùng điện lưới để sạc cho xe. 

Ưu điểm nổi bật của trạm sạc năng lượng mặt trời hòa lưới là luôn cung cấp đủ năng lượng cho xe điện cả trong những ngày ít nắng hoặc vào ban đêm. Tuy nhiên, trạm sạc này bị phụ thuộc vào lưới điện nên cần được lắp đặt ở khu vực có nguồn điện ổn định. 

Trạm sạc năng lượng mặt trời ngoài lưới

Trạm sạc quang điện ngoài lưới sử dụng hoàn toàn điện từ năng lượng mặt trời để phục vụ cho các phương tiện EV nên có khả năng hoạt động độc lập, không phụ thuộc vào lưới điện quốc gia.

Ưu điểm của trạm sạc ngoài lưới là có thể lắp đặt ở bất kì đâu, chỉ cần có điều kiện ánh sáng và diện tích không gian phù hợp. Đây được coi là giải pháp sạc xe điện hoàn hảo tại những khu vực chưa có điện lưới hoặc nguồn điện thường xuyên chập chờn. Tuy nhiên, để đáp ứng nhu cầu sạc pin trong những ngày trời âm u hoặc mùa mưa, các trạm sạc cần có hệ thống pin mặt trời và pin lưu trữ đủ lớn, đi kèm là kết cấu đủ vững để chịu được sức nặng của những tấm pin hấp thụ năng lượng mặt trời. 

Vai trò của trạm sạc năng lượng mặt trời

Giảm tải cho lưới điện quốc gia

Trạm sạc xe điện truyền thống phụ thuộc chủ yếu vào lưới điện quốc gia khiến lưới điện truyền tải chịu áp lực lớn, đặc biệt vào giờ cao điểm hoặc mùa nắng nóng. Trong khi đó, trạm sạc quang điện sử dụng năng lượng mặt trời, ít hoặc không chịu ảnh hưởng bởi điện lưới nên có thể sạc pin cho xe bất cứ lúc nào, từ đó giảm tải cho lưới điện và đảm bảo an ninh năng lượng bền vững.

Tiết kiệm chi phí

Tuy có chi phí đầu tư cao, nhưng nếu xét về lợi ích lâu dài, chi phí vận hành trạm sạc quang điện có thể tiết kiệm đến 70% so với trạm sạc truyền thống (theo tính toán của SolarEV). Nguyên nhân là bởi giá điện có thể tăng theo thời gian, còn phí với nguồn điện mặt trời là không đổi. 

Khai thác hiệu quả nguồn năng lượng sạch

Năng lượng mặt trời là năng lượng tái tạo. Trạm sạc quang điện không hòa lưới sử dụng hoàn toàn năng lượng sạch nên giảm thiểu phát thải khí nhà kính, góp phần sử dụng hiệu quả hơn nguồn năng lượng tự nhiên, hạn chế sự phụ thuộc vào năng lượng hóa thạch. 

Ngoài ra, hệ thống trạm sạc năng lượng mặt trời có thể lắp đặt ở đa dạng các địa hình, khu vực khác nhau nên tận dụng được nguồn tài nguyên dồi dào và miễn phí là ánh sáng mặt trời. 

Thúc đẩy giao thông bền vững

Xe điện đã là giải pháp giao thông có tính bền vững, khi kết hợp với trạm sạc năng lượng mặt trời càng có tác dụng bảo vệ môi trường hơn nữa. Sự ra đời của trạm sạc quang điện giải quyết được nỗi lo lưới điện quá tải, phí sạc tăng theo giá điện nên đẩy nhanh xu hướng chuyển dịch từ xe xăng sang xe điện tại mỗi quốc gia. 

Tiềm năng phát triển của trạm sạc năng lượng mặt trời tại Việt Nam

Việt Nam không chỉ là thị trường “nóng” của xe điện mà còn có tiềm năng lớn để phát triển mô hình trạm sạc quang điện.

Nguồn năng lượng mặt trời dồi dào

Việt Nam thuộc vùng khí hậu nhiệt đới đặc trưng nên có nguồn năng lượng thuận lợi để phát triển điện mặt trời phục vụ cho xe điện:

• Nắng quanh năm: Việt Nam có giờ nắng theo ngày khá dài, với công suất từ 4-5 kWh ánh sáng mỗi ngày/ m2 lãnh thổ, đặc biệt là khu vực miền Trung và miền Nam.
• Cường độ bức xạ cao: Dao động từ 1.500 - >1.800 kWh/m²/năm, thích hợp lắp đặt pin mặt trời.

Nhu cầu xe điện tăng cao

Tốc độ chuyển đổi sang xe điện ở Việt Nam được nhận định là nhanh nhất trong khu vực Đông Nam Á, bao gồm cả số lượng xe điện và số lượng trụ sạc. Báo cáo từ Ngân hàng Thế giới cho biết, đến năm 2030, Việt Nam sẽ cần ít nhất 50.000 trạm sạc với khoảng 800.000 cổng sạc để phục vụ đủ nhu cầu cho 1 triệu xe điện. 

Có điều, phần lớn trạm sạc hiện tại đều sử dụng điện từ lưới điện quốc gia nên khi số lượng xe điện tăng, áp lực mà lưới điện truyền tải phải chịu cũng tăng theo cấp số nhân. Do đó, tiềm năng đa dạng hóa mô hình trạm sạc, trong đó có trạm sạc quang điện ở Việt Nam là rất lớn để đảm bảo tính bền vững và an ninh năng lượng cho hạ tầng xe điện.  

Mục tiêu của Chính phủ

Tại COP26, Việt Nam cam kết đưa mức phát thải ròng về NetZero vào năm 2050. Do đó, việc chuyển dịch xe điện kết hợp mở rộng mô hình trạm sạc năng lượng tái tạo là cần thiết và cấp bách. 

Bên cạnh đó, Việt Nam cũng đặt mục tiêu đến năm 2030 sẽ có 50% nhà công sở và 50% nhà dân sử dụng điện mặt trời mái nhà tự sản xuất, tự tiêu thụ nên việc đầu tư cho trạm sạc quang điện tại thời điểm này là hoàn toàn khả thi.

Mô hình trạm sạc Solar hiện có ở Việt Nam

SolarEV hiện là một trong những doanh nghiệp tích cực nhất trong việc triển khai mô hình trạm sạc quang điện ở Việt Nam. Trạm sạc SolarEV chủ yếu là trạm sạc nhanh DC có công suất từ 60 - 250kW, với khả năng lưu trữ từ 100 - 2000kWh và hoạt động độc lập so với lưới điện.

Đặc biệt các trụ sạc quang điện của SolarEV còn được trang bị công nghệ thông minh (màn hình cảm ứng, kết nối Internet, app sạc) cho phép người dùng tìm kiếm điểm sạc, theo dõi quá trình sạc và thanh toán trực tuyến. 

Đáng nói, SolarEV không chỉ xuất hiện tại các tuyến cao tốc, quốc lộ, trạm dừng nghỉ để phục vụ nhu cầu sạc nhanh, sạc sạch mà còn có thể lắp đặt tại nhà với chi phí vận hành hợp lý. 

Trạm sạc năng lượng mặt trời có phải là tương lai của ngành công nghiệp EV?

Báo cáo từ Cơ quan Năng lượng quốc tế (IEA) cho biết, số lượng xe điện được bán vào năm 2024 đã tăng 3.5 triệu chiếc so với năm 2023 và có khả năng sẽ đạt 20 triệu chiếc vào cuối năm nay. Đặc biệt, tại các quốc gia đang phát triển ở Châu Á, Mỹ Latin và Châu Phi, thị trường xe điện còn sôi động hơn nữa. 

Để đáp ứng nhu cầu chuyển dịch từ xe xăng thành xe điện, chính phủ nhiều nước cũng đã mạnh tay đầu tư vào hạ tầng trạm sạc xe điện. Điển hình như số điểm sạc công cộng tại Châu Âu đã đạt mốc 1 triệu vào cuối tháng 7/2025 (số liệu từ EV Belgium). Số điểm sạc công cộng tại Mỹ cũng đã tăng 72% so với năm trước. Riêng Trung Quốc hiện có đến 12 triệu điểm sạc. 

Tuy nhiên, hạ tầng trạm sạc thế giới nói chung vẫn chưa đáp ứng được quy mô phát triển của ngành công nghiệp EV do một số bất cập liên quan đến yếu tố pháp lý, chiến lược phát triển của từng quốc gia và hạn chế trong lưới điện truyền tải. Do đó, sự ra đời của trạm sạc năng lượng mặt trời sẽ giúp giải quyết được vấn đề quá tải lưới điện, giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch, đặc biệt là sử dụng hiệu quả hơn nguồn năng lượng bền vững là ánh sáng mặt trời. 

Chưa kể, chi phí đầu tư cho trạm sạc quang điện, xét về lâu dài lại tiết kiệm hơn nhiều so với trạm sạc truyền thống nên xu hướng trạm sạc năng lượng mặt trời có thể được coi là tương lai của ngành công nghiệp EV bền vững, vừa thân thiện với môi trường, vừa khắc phục được nhược điểm của trạm sạc thông thường.

Vấn đề nằm ở chỗ, điện mặt trời phụ thuộc chủ yếu vào điều kiện thời tiết và ánh sáng mặt trời nên nếu không có hệ thống pin mặt trời và pin lưu trữ đủ lớn, các trạm sạc quang điện không hòa lưới sẽ rất khó để phục vụ được nhu cầu sạc điện trong mùa mưa hoặc khi điều kiện thời tiết xấu. Ngoài ra, hệ thống pin mặt trời còn cần một không gian lắp đặt rộng rãi, điều này có thể là thách thức đối với những khu đô thị, thành phố đông dân cư. 

Một số câu hỏi về trạm sạc năng lượng mặt trời

Câu hỏi 1: Trạm sạc năng lượng mặt trời có rẻ hơn so với trạm sạc truyền thống không?

Trả lời: Có. SolarEV thống kê, chi phí đầu tư cho trạm sạc quang điện có thể lớn hơn trạm sạc truyền thống nhưng chi phí vận lại tiết kiệm hơn đến 70%. Đồng thời, phí sạc của trạm sạc năng lượng mặt trời cũng rẻ hơn trạm sạc thông thường đến 30%. Nên xét về giá trị lâu dài, đầu tư cho trạm sạc quang điện là giải pháp lý tưởng và bền vững. 

Câu hỏi 2: Trạm sạc quang điện có thể sạc cho nhiều loại xe không?

Trả lời: Có. Trạm sạc quang điện thường được trang bị cổng sạc Type 2 cho sạc AC và cổng CCS combo Type cho sạc DC nên có tính tương thích với khá nhiều loại xe điện. 

Câu hỏi 3: Chi phí bảo trì của trạm sạc quang điện có cao không?

Trả lời: Không. Chi phí bảo trì, bảo dưỡng trạm sạc năng lượng mặt trời tương đối thấp, chủ yếu là vệ sinh tấm pin năng lượng và kiểm tra các kết nối điện.