Trong tương lai trái đất sẽ có những chiếc ô tô lướt êm ái trên đường mà không tỏa khói, những trạm bơm năng lượng điện đặt ngầm trong các bãi đỗ xe luôn sạch sẽ và an toàn. Các thiết bị trong nhà sẽ không cần dây dẫn vẫn hoạt động êm ái. Chập điện gây cháy, nổ sẽ hoàn toàn lùi vào dĩ vãng.
Từ trò ảo thuật với tia chớp
Cách đây hơn 115 năm, kỹ sư người Serbia tên là Nikola Tesla đã thực hiện một trò “ảo thuật” với sự chứng kiến của hàng trăm người. Ông xây dựng một cuộn dây điện cao 50 m, mang dòng điện 12 triệu volt ở Colorado Springs. Sau khi bật công tắc, một tia chớp phóng ra khỏi cuộn dây điện đến 200 bóng đèn khiến chúng phát sáng nhưng không ai bị tổn thương. Đây là thí nghiệm đầu tiên được ghi nhận của việc truyền điện không dây qua quãng đường không khí.
Nhà vật lý học người Serbia Nikola Tesla với màn ảo thuật "những tia chớp"
Thí nghiệm của Tesla đã chứng minh rằng bản thân trái đất có thể sử dụng để dẫn điện, không cần thiết phải có dây dẫn. Ông cũng thử nghiệm với hiện tượng cảm ứng điện từ, một hiện tượng vật lý phát hiện trước đó 70 năm bởi nhà khoa học Michael Faraday.
Giáo sư vật lý của MIT, Marin Soljačić từng nảy sinh thắc mắc liệu điện có thể được truyền từ trong tường tới một thiết bị điện theo cách tương tự, khi ông bị đánh thức vào một đêm năm 2006 bởi tiếng bíp phát ra từ chiếc điện thoại di động sắp cạn pin của vợ.
Ông đã làm thí nghiệm với hai vật cộng hưởng điện từ rung tại một tần số nhất định và thấy rằng chúng có thể chia sẻ điện qua trường điện từ ở một khoảng cách lớn hơn nhiều so với các thiết bị từ thông thường. Đến năm 2007, giáo sư vật lý Martin Soljacic tại Viện Công nghệ Massachusetts đã truyền điện không dây qua một phòng để thắp sáng bóng đèn 60-watt. Soljacic điều chỉnh trường điện từ trong cuộn dây cho và nhận khiến chúng cộng hưởng ở cùng một tần số, quá trình này được biết đến hiệu quả hơn và an toàn hơn so với những nỗ lực của Tesla.
Sau đó kết quả nghiên cứu của ông đã được công bố trên tạp chí Science vào cùng năm, và WiTricity được sớm thành lập sau đó nhằm phát triển công nghệ này vì mục đích thương mại.
Tương lai không xa, nhiều hệ thống điện mới sẽ ra đời, điện năng truyền từ nguồn phát tới thiết bị sử dụng mà không cần nhờ dây dẫn, được cho là khá an toàn với người sử dụng. Điện thoại di động có thể sạc khi đang trong túi của bạn, TV màn hình phẳng không hề có dây điện, ô tô chạy điện được nạp năng lượng qua một tấm bảng không dây nằm trên sàn nhà: tất cả những thiết bị này đều đang hiện hữu trong một tòa nhà không biển hiệu ngay ở ngoại ô thành phố Boston, báo hiệu cho chúng ta về một tương lai không dây.
WiTricity, công ty ứng dụng nghiên cứu của Học viện Công nghệ Massachusetts (MIT), đang nghiên cứu nạp điện vào các thiết bị mà không cần kết nối với ổ điện. Trong phòng thí nghiệm của WiTricity, nhiều thiết bị được truyền tải điện qua không khí từ những cuộn dây cảm ứng điện từ.
Đến “không gian” điện
Richard Martin, trưởng ban biên tập của Pike, một nhóm nghiên cứu thị trường chuyên sâu về các giải pháp năng lượng thông minh đã phát biểu: “Không khó để hình dung rằng trong ít năm tới, bạn có thể đi tới một quán cà phê, ngồi xuống một chiếc ghế, truy cập vào một vùng truyền tải điện, và cứ thế sạc chiếc điện thoại hay laptop của mình. Chúng tôi dự đoán công nghệ này sẽ bắt đầu theo cách tương tự như cách khởi đầu của internet không dây (Wi-fi) cách đây khoảng một thập kỷ.
Giáo sư vật lý Martin Soljacic (ngoài cùng bên phải) cùng nhóm nghiên cứu điện không dây tại WiTricity
Ông Martin cho rằng tiềm năng ứng dụng công nghiệp của truyền tải điện không dây là vô cùng lớn, đặc biệt là đối với ô tô điện hay các thiết bị cảm ứng không dây, những nơi môi trường khó khăn cho việc kết nối điện qua dây. Bên cạnh đó, anh cho rằng truyền tải điện không dây thường thuận tiện hơn và thân thiện với môi trường hơn so với cách cắm điện qua ổ cắm thông thường.
Ông Eric Giler, Giám đốc của WiTricity hình dung về một tương lai nơi các thiết bị truyền điện đều nằm chìm trong tường và dưới thảm các căn nhà, biến chúng thành những hộ gia đình thực sự không dây. Ông cho rằng với một nguồn cung cấp điện đủ lớn và những bộ phát lặp (repeater) không dây cỡ nhỏ, người ta có thể vận hành cả một cửa hàng tạp hóa hoặc một tòa nhà văn phòng theo cách không dây.
Các thiết bị sạc điện thông thường như dây điện của điện thoại di động sử dụng cảm ứng điện từ để truyền tải điện. Qua cảm ứng điện từ, một dòng điện được truyền qua trường điện từ được tạo bởi vật dẫn điện, tới thiết bị tiếp nhận điện có trường điện từ thấp hơn. “Hãy so sánh với bàn chải chạy điện chẳng hạn”, Giler nói. “Nó hoạt động rất hiệu quả, nhưng vấn đề là nó chỉ có thể truyền tải điện không dây trong phạm vi vài inch”.
Các thiết bị của WiTricity cũng chia sẻ năng lượng qua trường điện từ. Tuy nhiên, không giống như các thiết bị như bàn chải chạy điện hay dây cắm iPod, các thiết bị của WiTricity sản sinh ra các trường điện từ qua một tiến trình gọi là kết nối cộng hưởng từ, cho phép điện được truyền tải qua khoảng cách vài m.
Thế giới an toàn và sạch hơn
Giler cho rằng những vật liệu như gỗ, gạch, và bê tông về cơ bản không cản lại từ trường, cho phép hai thiết bị WiTricity có thể truyền điện qua, với dung lượng từ vài miliwatt tới vài kilowatt.
Do các hộ gia đình có rất nhiều thiết bị điện, người ta lo ngại rằng việc tiếp xúc với bức xạ điện từ của các thiết bị này có thể gây ảnh hưởng tới sức khỏe. Nhưng Giler khẳng định rằng công nghệ của WiTricity là an toàn. Trong khi cơ thể con người phản ứng rất mạnh lại điện trường (cùng loại với phản ứng của thịt gà hay bít tết khi ta nấu chúng trong lò vi sóng), Giler nói rằng cơ thể con người sẽ không hấp thụ điện của từ trường ở mức thấp như ở các thiết bị WiTricity.
Giler nhấn mạnh: “Nếu bạn tồn tại được bình thường trong môi trường bình thường của Trái đất, thì tức là bạn sẽ an toàn với các thiết bị của WiTricity. Công nghệ của chúng tôi tạo ra ít bức xạ hơn từ trường của Trái đất; nó an toàn hơn hàng trăm lần so với điện thoại di động, và tạo lượng bức xạ thấp hơn một triệu lần so với máy chụp cắt lớp MRI”.
Ông cho biết WiTricity hiện đang phát triển các thiết bị điện không dây, từ điện thoại dạng iPhone tới các thiết bị y tế cấy vào có thể, hay các robot quân sự. Cả Giler và Martin cùng cho rằng ngành công nghiệp ô tô điện sẽ là mảng thị trường hưởng lợi đầu tiên từ công nghệ truyền tải điện không dây.
Hiện nay, WiTricity đang thử nghiệm cài một cuộn dây điện xoắn trên thanh chắn chống va đập của một chiếc ô tô điện 2 cửa hiệu BMW. Cuộn dây này có khả năng thu điện từ thiết bị cộng hưởng được cài trên sàn nhà để xe. Hệ thống này có thể truyền tải tới 3.300 watt mỗi giờ và cần từ 4 tới 6 tiếng để sạc đầy điện.
Một báo cáo nghiên cứu thị trường của Pike gần đây dự đoán rằng hệ thống sạc không dây sẽ tạo ra khác biệt lớn cho thị trường ô tô điện vốn lâu nay bị trầm lắng trên toàn thế giới, giúp tăng doanh thu ô tô điện từ 120 nghìn năm 2012 lên mức 280 nghìn vào cuối thập kỷ này. Martin cho rằng lý do chủ yếu sẽ là sự đầu tư lớn cho công nghệ từ các nhà sản xuất ô tô điện. Ông dự đoán rằng khi hệ thống mới trở nên phổ biến ở các thành phố và thị trấn, sự gia tăng thuận tiện của việc không phải cắm dây điện vào ổ sẽ khiến lựa chọn mua ô tô điện trở nên dễ chịu hơn đối với những khách hàng theo thiên hướng tìm kiếm tiện nghi.
Martin cho biết rằng điện không dây hiện đang được sử dụng ở cả Mỹ lẫn các nước khác trong những hệ thống mang tính thử nghiệm. Ở Hàn Quốc, các nhà nghiên cứu đang dùng các bảng năng lượng trên các tuyến đường xe buýt giả lập để thử cung cấp năng lượng cho phương tiện chuyên chở này. Còn tại trụ sở Google ở California, điện không dây được sử dụng miễn phí cho mọi nhân viên đi ô tô điện.
Ở châu Âu, nhà phát triển năng lượng không dây Qualcomm gần đây đã khởi động một dự án hai năm phối hợp với Renault để thử nghiệm tính khả thi của việc cài điện không dây trên đường. Dự án có tên gọi Halo, có cơ cấu gồm các cuộn dây cảm ứng được đặt trên đường và dưới bụng ô tô. Khi một chiếc xe chạy qua các đoạn đường có cài cuộn dây cảm ứng, nó sẽ được tiếp thêm năng lượng.
Martin cho biết: “Tương tự như với các nhà cung cấp Internet không dây, đơn giản là bạn chỉ đăng ký nhận một dịch vụ cụ thể, và hệ thống sẽ tự động thu tiền của bạn khi bạn tiếp nhận năng lượng từ một trạm cung cấp, hay các bảng tiếp dẫn trên đường”.
Việc xẻ đường giao thông để cài đặt hệ thống truyền năng lượng cho ô tô điện sẽ tốn nhiều tỷ USD và nhiều thập kỷ, nhưng không lâu nữa người ta sẽ xây những trạm truyền năng lượng tại các điểm dừng tín hiệu giao thông, hay các điểm đỗ xe buýt. Đây chắc chắn là khởi nguồn một thế giới năng lượng điện không dây, một thế giới sạch và an toàn hơn.
Theo PetroTimes
.jpg?w=367&h=206&mode=crop)
Scaling Up Energy Efficiency Models in the Textile Industry
Efficient and Economical Energy Use in Wood Production
Implement energy recovery solutions, Toshiba Asia Industrial Products Co., Ltd. saves nearly 1 billion VND/year
Energy Savings in the Seafood Processing Industry
Energy Efficiency in Cement Production
Energy Solutions in the Production of Medical Equipment
The future of building design: How energy efficiency is revolutionising the construction industry
