NHỮNG CHIẾC XE ĐỖ GIỮ NẮNG CHO BAN ĐÊM

Tấm pin mặt trời và ô tô điện đang lan rộng nhanh chóng, nhưng thời điểm của chúng lại vênh nhau: tấm pin sản xuất điện ban ngày và ngừng khi mặt trời lặn, còn xe thường sạc vào buổi tối, lúc mọi người về nhà. Cả hai càng nhiều, lưới điện càng phải vất vả để cân bằng chúng.

Ý tưởng “SolarEV City” biến sự lệch pha thành sự ăn khớp: dùng pin của ô tô điện làm kho trữ điện rải khắp thành phố, ngay cạnh những tấm pin trên mái. Xe hấp thụ phần điện dư buổi trưa và, qua các kết nối hai chiều “xe-tới-nhà” hoặc “xe-tới-tòa nhà”, trả lại vào buổi tối và ban đêm.

Một thành phố, 5.000 khí hậu

Chỉ riêng khí hậu làm thay đổi kết quả bao nhiêu? Các nghiên cứu trước đây trộn lẫn khí hậu với những khác biệt địa phương về mái nhà, xe cộ và thói quen. Yuchen Liu và Takuro Kobashi, ở Đại học Tohoku tại Nhật Bản, cùng các đồng nghiệp tại Đại học Công nghệ Delft và Viện Nghiên cứu Khí tượng Nhật Bản, đã tiến hành một thí nghiệm có đối chứng trên máy tính.

Họ lấy Kyoto làm thành phố tham chiếu chuẩn và giữ cố định mọi thứ — diện tích mái, số lượng xe, thói quen lái xe, cách người dân dùng điện — rồi dời nó tới 5.000 địa điểm trên đất liền khắp địa cầu. Chỉ thời tiết địa phương thay đổi, kéo theo sản lượng điện mặt trời theo từng giờ và nhu cầu sưởi ấm, làm mát.

Thành phố chuẩn có pin mặt trời áp mái với công suất danh định 7,41 gigawatt — công suất mà chúng cùng phát ra khi nắng đầy đủ — và 475.500 ô tô điện, mỗi xe có một bộ pin lưu trữ 40 kilowatt giờ năng lượng và có thể sạc hoặc xả ở mức 6 kilowatt, tốc độ trao đổi của nó với ngôi nhà. Mỗi ngày xe vắng mặt ba giờ. Mô phỏng chạy theo từng giờ, 8.760 giờ mỗi năm, trong vòng đời 25 năm, có tính đến sự lão hóa của tấm pin và bộ pin. Con số then chốt là mức tự cung tự cấp: tỉ lệ điện năng cho tòa nhà và việc đi lại được cung cấp tại chỗ, trực tiếp từ tấm pin hoặc thông qua pin xe.

Kết quả thu được

Mức tự cung tự cấp dao động từ 21,6% đến 84,2%, và vượt 60% ở hầu hết các vùng phía nam vĩ tuyến 45° Bắc.
Thêm pin xe đã nâng trung vị lên 21,1 điểm phần trăm so với chỉ có tấm pin (44,8%), dù bản thân xe cũng tăng thêm nhu cầu.
Nắng không phải là tất cả. Ba yếu tố giải thích 98% sự biến thiên: tài nguyên mặt trời, mức độ nhu cầu trùng khớp với những giờ có nắng, và mức nhu cầu tổng thể cao đến đâu.

Bản đồ thế giới tô màu từ đỏ (thấp) đến tím (cao), và một biểu đồ phân tán mức tự cung tự cấp theo sản lượng điện mặt trời.

Trên: mức tự cung tự cấp của cùng một hệ thống pin-cộng-xe trên toàn cầu. Dưới bên trái: có pin xe (xanh lam) so với chỉ có tấm pin (cam). Dưới bên phải: với cùng sản lượng điện mặt trời, vĩ độ vẫn tạo ra khác biệt lớn. — Hình 2, Liu et al. (2026), arXiv:2610.29344, CC BY 4.0.

Cairo đối đầu Novosibirsk

Ở Cairo và Thành phố Mexico, mức tự cung tự cấp duy trì gần 80% quanh năm. Bầu trời quang đãng có giúp ích, nhưng mấu chốt là thời điểm: vào những tháng nóng nhất, nhu cầu điều hòa tăng thêm đạt đỉnh vào giữa trưa, đúng lúc tấm pin sản xuất điện. São Paulo, được độ cao giúp sức, và Perth, nơi mưa rơi vào mùa đông khi mặt trời vốn đã thấp, cũng nằm trong số những nơi gần lý tưởng.

Ở Novosibirsk, nhu cầu mùa đông vượt sản lượng ngay cả quanh giữa trưa. Mức tự cung tự cấp giảm xuống 20–30% vào mùa đông và leo lên khoảng 90% vào mùa hè. Pin xe không thể bù đắp một sự thiếu hụt kéo dài hàng tháng. Ở Singapore, Port Harcourt và Surabaya, những cơn dông hằng ngày, mưa gió mùa hay mùa mưa cắt mất nắng đúng vào lúc lẽ ra nó có thể khớp với nhu cầu ban ngày.

Thời điểm tốt có thể bù cho phần nắng bị thiếu: những vùng ít nắng nhưng nhu cầu khớp tốt giữ được 67,7%, gần ngang những vùng nhiều nắng nhưng nhu cầu khớp kém (68,9%).

Những thành phố mà bản đồ nắng bỏ sót

Xếp hạng các địa điểm chỉ theo tài nguyên mặt trời phân loại sai khoảng một phần tư trong số 5.000 địa điểm. Trong 1.000 thành phố đông dân nhất, 219 thành phố (21,9%) bị đánh giá thấp nghiêm trọng, và chỉ 37 bị đánh giá quá cao. Đông Á có 82 thành phố như vậy, châu Phi 51 và Nam Mỹ 39. Tính cả Nam Á và Đông Nam Á, 88,1% nằm ở những vùng được dự báo sẽ hấp thụ phần lớn mức tăng dân số đô thị và nhu cầu điện trong tương lai. Riêng ở châu Phi hạ Sahara, khoảng 600 triệu người vẫn chưa có điện, theo số liệu của Cơ quan Năng lượng Quốc tế mà các tác giả trích dẫn.

Bản đồ thế giới với các vùng đỏ và xanh nơi xếp hạng theo nắng đánh giá thấp hoặc quá cao hệ thống, kèm biểu đồ cột cho các thành phố.

Đỏ: những nơi mà xếp hạng theo nắng đánh giá thấp tiềm năng của hệ pin-cộng-xe; xanh lam: những nơi nó đánh giá quá cao. Bên phải: 21,9% trong số 1.000 thành phố lớn nhất bị đánh giá thấp nghiêm trọng. — Hình 6a, Liu et al. (2026), arXiv:2610.29344, CC BY 4.0.

Một mốc tham chiếu, không phải một kế hoạch

Kyoto ở đây là một thước đo, không phải một bản thiết kế. Việc triển khai thực tế phụ thuộc vào phụ tải địa phương, thói quen đỗ xe, các tòa nhà, công suất lưới điện, giá cả và quy tắc thị trường, và biến đổi khí hậu trong tương lai sẽ vẽ lại tấm bản đồ. Các tác giả cũng lưu ý rằng pin của một chiếc xe không phải lúc nào cũng sẵn dùng chỉ vì nó tồn tại. Kết luận của họ: các quyết định chọn địa điểm nên vượt ra ngoài bản đồ nắng để xét đến cách cung và cầu khớp với nhau trong ngày và trong năm.