Truyền tải điện không dây trong tương lai?

21:30 29/06/2021
WPT, hoặc truyền tải điện không dây, là truyền tải điện năng từ điểm này đến điểm khác thông qua chân không hoặc không khí, mà không cần dây dẫn hoặc các phương tiện vật lý khác. WPT có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng tức thời hoặc liên tục theo yêu cầu.


1. Chùm EM tập trung có thể là tương lai của nguồn điện không dây

Một con đường nghiên cứu thú vị về truyền tải điện không dây là việc sử dụng chùm tia điện từ (EM) làm phương tiện truyền tải chính. Ví dụ, vi sóng đã được thử nghiệm để cung cấp năng lượng truyền từ điểm đến điểm mà không cần dây dẫn. 

Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ (NASA) đã tiến hành nghiên cứu trong thập niên 1960 để điều tra khả năng thu hoạch năng lượng từ không gian bằng cách sử dụng các vệ tinh tấm mặt trời và "truyền" năng lượng trở lại Trái đất. 

Công trình này được tiến hành tại Jet Propulsion Lab của NASA. Các nhà nghiên cứu đã chứng minh việc truyền 30kW trên 0,93 dặm (1,5 km) sử dụng lò vi sóng 2,38 GH với hiệu suất 80%. Nghiên cứu sâu hơn về một khái niệm tương tự,  được gọi là SPS-ALPHA, sau đó đã được NASA phát triển vào đầu thập niên 2010. 

Gần đây hơn, công việc trong lĩnh vực này đã tập trung vào việc cung cấp năng lượng đường dài cho máy bay không người lái. Ví dụ, vào cuối thập niên 1980, Trung tâm Nghiên cứu Truyền thông Canada đã có thể phát triển một máy bay nguyên mẫu nhỏ được gọi là Nền tảng chuyển tiếp độ cao cố định (SHARP). 

Máy bay này được trang bị sử dụng lò vi sóng và một rectenna và đã có thể bay 13 dặm (21 km) trong không khí và duy trì không khí trong nhiều tháng mà không cần phải nạp điện. Một kỹ thuật tương tự, tiên tiến hơn, cũng được phát triển tại Đại học Kyoto vào đầu thập niên 1990 có tên gọi là Thử nghiệm máy bay nâng bằng lò vi sóng (MILAX).

 Vào đầu thập niên 2000, NASA cũng đã phát triển chiếc máy bay chạy bằng laser đầu tiên trên thế giới. Một nguyên mẫu nhỏ đã được phát triển được cung cấp năng lượng bằng điện được tạo ra bởi các tế bào quang điện tạo ra năng lượng từ tia laser IR trên mặt đất.

2. Nhiều công ty hiện đang phát triển nguồn điện không dây cho ngôi nhà của bạn

Trong những năm gần đây, khu vực tư nhân đang ngày càng tham gia nhiều hơn vào hành động giúp đưa truyền tải điện không dây trở thành xu hướng chính. Nhiều công ty khác nhau - như Wi-Charge, Energous và Ossia - hiện đang phát triển các phương pháp cấp nguồn cho thiết bị không dây bằng công nghệ hồng ngoại và RF (sóng điện từ) theo cách an toàn và đáng tin cậy. 

Giải pháp của Wi-Charge sử dụng chùm ánh sáng hồng ngoại tập trung hướng vào bộ thu trên một thiết bị được kích hoạt để chuyển chùm tia thành điện năng hữu ích. Mặt khác, Energous đang phát triển sóng bức xạ để cho phép sạc nhiều thiết bị hỗ trợ trong bán kính 15 mét. 

Ossia  phát triển một phương tiện truyền điện không dây nhằm đặc biệt vào thị trường ô tô. Họ hy vọng sẽ cung cấp một phương tiện sạc không dây trong ô tô cho các thiết bị tương thích trong tương lai. Những giải pháp này có thể khiến cáp sạc trở thành dĩ vãng - một thứ rất hữu ích ở những nơi có khả năng gây nguy hiểm hoặc bất tiện cho cáp điện, như phòng tắm.

3. Truyền tải điện không dây tầm xa thực sự có thể vượt qua đường chân trời

Để chuyển nguồn không dây sang nguồn có dây thông thường, cần phải có phương tiện để chuyển nó qua một khoảng cách xa. Đây là nơi mà các công ty như Emrod có trụ sở tại New Zealand, có thể sớm cách mạng hóa cách thức truyền tải điện năng đi khắp thế giới. Họ đang phát triển một phương tiện phân phối điện an toàn và không dây với sự hợp tác của Powerco (nhà phân phối điện lớn thứ hai của New Zealand). 

Emrod gần đây đã báo cáo kết quả đầy hứa hẹn với các nguyên mẫu hiện tại của họ, với một lượng lớn năng lượng được truyền giữa hai điểm một cách hiệu quả. 

Giải pháp của họ sử dụng một loạt ăng-ten, rơ le và rectenna (kết hợp giữa rectifier - thiết bị thường được sử dụng để chuyển đổi điện xoay chiều AC sang điện một chiều DC, nhưng cũng có thể phát hiện các tín hiệu vô tuyến - và antenna) để chuyển năng lượng vi sóng thành điện năng. Những vi sóng này nằm trong dải tần công nghiệp, khoa học và y tế không ion hóa của phổ vô tuyến bao gồm các tần số thường được sử dụng trong truyền thông Wi-Fi và Bluetooth.

4. Tương lai cần phải nhanh hơn và ở một khoảng cách xa hơn

Những phát triển gần đây trong truyền tải điện không dây rất ấn tượng, nhưng chúng mới chỉ là bước khởi đầu. Tuy nhiên, điều quan trọng cần phải chỉ ra là hầu hết các chuyên gia đều nhấn mạnh rằng các giải pháp hiện tại không hoàn toàn là không dây, vì bản thân các thiết bị phát cần được cắm vào nguồn điện. 

Không chỉ vậy, sức tiêu thụ của người tiêu dùng hiện nay cũng có phần hạn chế. Khi người dùng bắt đầu tin tưởng và mua nó ngay lập tức, nhu cầu về tính linh hoạt và mạnh mẽ có thể sẽ được cải thiện đáng kể. 

Áp lực thị trường này sẽ buộc các nhà sản xuất phải phát triển các giải pháp sạc không dây mạnh mẽ hơn, đáng tin cậy hơn và có tầm xa hơn. Hiện tại, đối với các ứng dụng trong nước, người tiêu dùng có sự lựa chọn giữa sạc ngắn nhưng nhanh (tương tự như dây) hoặc phạm vi dài hơn bằng cách sạc nhỏ. 

Công việc về phân phối không dây công suất tầm xa có tiềm năng rất hứa hẹn, nhưng nó vẫn chưa phải là một giải pháp thay thế khả thi cho dây đồng truyền thống - ít nhất là cho đến thời điểm hiện tại. 

Tuy nhiên, trong những năm gần đây và nhiều thập kỷ tới, một số cách sử dụng phổ biến nhất đối với dây cáp trong nhà của bạn có thể trở thành dĩ vãng và điều tương tự cũng có thể đúng với chiếc xe ô tô của bạn. 

Tuy nhiên, việc phân phối điện trên quy mô lớn hơn từ các trạm phát điện hoặc không gian có thể sẽ không khả thi trong một thời gian khá dài.

Duy Minh (Tổng hợp)