Các nhà khoa học trình làng hệ thống điện không dây

Từ trước tới nay, khi nhắc tới hệ thống điện, người ta thường nghĩ tới các búi dây chằng chịt, rối rắm. Nhưng vừa qua giới khoa học đã giới thiệu một hệ thống điện mới, trong đó điện năng được truyền từ nguồn phát tới thiết bị sử dụng mà không cần nhờ dây dẫn.


Buổi trình diễn ấn tượng

Thời đại dùng dây dẫn điện sắp kết thúc. Đó ít nhất là viễn cảnh mà giới lãnh đạo WiTricity mơ tới. Hãng này vừa tạo nên một cuộc cách mạng nhỏ về điện năng trong khuôn khổ hội thảo công nghệ kỹ thuật, giải trí và thiết kế (TEDGlobal) được tổ chức ở Oxford mới đây bằng cách giới thiệu hệ thống điện không dây.

Trước đông đảo quan khách, Eric Giler, giám đốc điều hành Witricity rút ra một chiếc điện thoại Google G1 và một chiếc iPhone của hãng Apple. Cả hai chiếc điện thoại đều đang nạp điện dù chúng không hề được cắm vào ổ điện. Tiếp tục gây bất ngờ, Giler lại giới thiệu một chiếc TV đang phát các chương trình truyền hình mà không cần cắm điện.

“Hãy đối diện với thực tế: dây rợ là đồ bỏ” - Giler nói - "Các loại pin cũng vậy". Theo Giler, hệ thống điện mới khả năng thay thế hàng núi pin sử dụng một lần và hàng cây số dây điện. “Có khoảng 40 tỉ viên pin dùng một lần được sản xuất mỗi năm chỉ để cung cấp điện năng cho các thiết bị nằm cách nguồn phát điện vài mét”.

Hệ thống có thể hoạt động an toàn vì điện được chuyển qua điện từ. Giler đã chứng minh tính an toàn của hệ thống điện mới bằng cách đi quanh chiếc tivi đang hoạt động và nói: “Chẳng sao cả, tôi ổn”.

Nền tảng vật lý

Nhà vật lý Marin Soljacic ở Học viện công nghệ Massachusetts đã tìm ra cơ sở khoa học của hệ thống của WiTricty. Sau khi liên tiếp bị đánh thức trong 3 đêm liên tiếp bởi tín hiệu báo “pin yếu” phát ra từ chiếc điện thoại di động, ông đã thắc mắc: “Tại sao tất cả điện “trốn” sau tường không chịu “bước ra” giúp điện thoại của tôi hoạt động?”. Rồi ông đã tự trả lời cho câu hỏi đó của mình.

Giáo sư Soljacic đã lợi dụng đặc tính hai vật cộng hưởng ở cùng một tần suất để trao đổi năng lượng một cách hiệu quả, trong khi đó lại tương tác với nhau rất yếu khi chúng không cộng hưởng ở cùng một tần suất. Để ví dụ, các sóng âm thanh cộng hưởng có thể khiến ly rượu vỡ tan khi ca sĩ hát ở một âm vực nhất định.

Nhóm nghiên cứu của Soljacic đã ứng dụng những trường từ tính thay vì âm thanh để tạo ra sự cộng hưởng mà những vật dụng thông thường chỉ tương tác rất yếu, cho nên không bị tiêu hao điện năng cho những vật không phải là đối tượng cần nạp điện.

Trong thí nghiệm, nhóm của Soljacic đã làm hai cuộn dây đồng có đường kính 50cm, một cuộn nối với một bóng điện và cuộn kia nối với nguồn điện. Kết quả của việc cộng hưởng trường từ tính là bóng điện 60W cách nguồn điện 2m đã phát sáng dù không có bất cứ một loại dây nối nào giữa chúng. Bóng điện vẫn tiếp tục sáng ngay cả khi người ta đặt các chướng ngại vật như gỗ, sắt và các thiết bị điện tử ở giữa 2 cuộn dây đồng.

Đây là bước đi đầu tiên đầy khả quan hướng đến khả năng truyền tải điện không dây, thay thế cách thức truyền điện thông thường đã được Thomas Edison sáng chế ra từ năm 1882.

Khả năng ứng dụng lớn

Thực tế là Soljacic không phải là những người đầu tiên nghĩ tới ý tưởng điện không dây. Từ thế kỷ 19, Edison và nhà vật lý Nikola Tesla đã khám phá ra điều này. Đó cũng là điều Soljacic thừa nhận: “Trong buổi sơ khai của ngành điện, trước khi các mạng điện được triển khai, họ đã rất quan tâm tới việc phát triển một hệ thống có khả năng chuyển tải điện không dây đi một quãng đường dài”. Tesla thậm chí đã xây dựng một tòa tháp truyền điện không dây cao 29m mang tên tháp Wardenclyffe ở New York. Tuy nhiên ông đã gặp khó khăn về tài chính và công trình không được hoàn thành.

Thời hiện đại, công ty sản xuất chip Intel cũng có các ý tưởng giống WiTricity, truyền điện qua sóng điện từ, trong khi các công ty khác nghiên cứu cách truyền điện bằng tia laser. Tuy nhiên không giống như công trình của WiTricity, truyền điện bằng laser yêu cầu không có vật cản trên suốt quãng đường truyền điện. Trong khi đó công nghệ của WiTricity được xem là mang tính đột phá, khả năng ứng dụng lớn, vì nó có thể truyền điện dù có vật cản giữa nguồn phát và thiết bị nhận điện.

Tuy nhiên WiTricity vẫn còn có những hạn chế như chỉ các thiết bị nhỏ mới có thể sử dụng được “điện không dây” và chúng phải ở cách nguồn “phát sóng” tối đa 2m. Các nhà nghiên cứu đang hy vọng sẽ tăng cự ly phát điện lên khoảng 30m và tiến hành nhiều cải tiến khác để điện không dây có thể được đưa vào sử dụng trong cuộc sống./.