Sạc không dây tiến tới nạp năng lượng cho cả xe đang chạy

Công nghệ mới của Đại học Stanford một ngày nào đó có thể giúp ô tô điện tự nạp năng lượng khi chạy trên đường cao tốc.

Công nghệ mới có tiềm năng lớn này được phát triển từ một nhóm nhà khoa học tại Đại học Stanford, Mỹ vừa được công bố trên tạp chí Nature Electronics. Với công nghệ này, xe điện sẽ được sạc điện khi đang đi trên đường, hoặc robot không bị hết pin trong khi di chuyển xung quanh sàn nhà máy.

Năm 2017, các nhà nghiên cứu đã lần đầu tiên công bố công nghệ sạc không dây. Bây giờ, nó đã được phát triển hiệu quả hơn, mạnh hơn và thiết thực hơn, vì vậy giờ đây nó có thể sớm rời khỏi phòng thí nghiệm.

Kỹ sư điện Shanhui Fan nói: “Đây là một bước quan trọng để đưa vào thực tế một hệ thống hiệu quả để sạc không dây cho ô tô và robot, ngay cả khi chúng đang di chuyển ở tốc độ cao”.

“Đối với việc sạc một chiếc xe đang di chuyển, chúng tôi sẽ phải tăng cường thêm sức mạnh, nhưng tôi không nghĩ đó là một rào cản nghiêm trọng. Còn đối với việc sạc điện cho robot, chúng tôi đã có thể ứng dụng trong thực tế”, Giáo sư Shanhui Fan nói.

Truyền điện không dây phụ thuộc vào việc tạo ra từ trường dao động có thể làm cho các electron trong dây dẫn cũng dao động ở một tần số cụ thể. Tuy nhiên, tần số đó dễ bị rối nếu thiết bị di chuyển. Vì thế, điện thoại thông minh khi sạc cần phải để cố định trên cục sạc.

Những gì các nhà khoa học Stanford đã làm trong năm 2017 là thiết lập một vòng lặp điện trở và bộ khuếch đại phản hồi có thể thay đổi tần số hoạt động khi thiết bị di chuyển. Ở giai đoạn đó, chỉ có 10% năng lượng được truyền đi qua hệ thống khi di chuyển.

Bây giờ, các nhà khoa học đã tăng hiệu suất này lên tới 92%. Sự gia tăng hiệu quả to lớn đó là nhờ vào bộ khuếch đại “chế độ chuyển đổi” mới – một giải pháp chính xác hơn, nhưng phức tạp hơn nhiều. Đó là lý do khiến nhóm phải mất thêm ba năm nữa để phát triển nó đến một mức độ thỏa đáng.

Ý tưởng cơ bản của công nghệ này vẫn giống như năm 2017: điều chỉnh tần số cộng hưởng từ bộ sạc khi thiết bị di chuyển chung quanh. Hiện tại, hệ thống có thể truyền 10W năng lượng trong khoảng cách lên tới 65 cm, nhưng các nhà nghiên cứu cho biết không có lý do gì khiến nó không thể tăng tốc nhanh hơn.

Một chiếc xe điện sẽ cần đến hàng trăm kilowatt khi sạc, nếu hệ thống sạc không dây được tích hợp vào mặt đường thì sẽ đủ nhanh để cung cấp năng lượng cho nó. Hạn chế duy nhất là pin của xe có thể hấp thụ năng lượng nhanh như thế nào khi xe tăng tốc.

Với các ứng dụng tiềm năng khác, robot có thể được sạc bằng các miếng đệm trên sàn của môi trường mà chúng đang hoạt động, hoặc máy bay không người lái có thể sạc khi đi qua mái nhà lắp đặt hệ thống trong suốt hành trình của chúng. Khi đó, các phương tiện sẽ không phải quay trở lại căn cứ để nạp điện, robot và máy bay không người lái thậm chí sẽ không cần phải dừng lại.

Hiện tại, công nghệ này đã có sẵn nguyên mẫu và các nhà khoa học cho biết tất cả đều hoạt động trong tần số không gây nguy hiểm cho sức khỏe con người. Nó có thể cách mạng hóa cách thức hoạt động của các thiết bị và cách con người di chuyển.

“Để khai thác toàn bộ lợi ích của việc cung cấp năng lượng không dây, điều quan trọng là phải phát triển một sơ đồ hiệu quả và mạnh mẽ, có khả năng cung cấp năng lượng cho thiết bị khi chuyển động”, các nhà nghiên cứu viết.