Năng lượng không dây – Wikipedia tiếng Việt

Sạc dành cho điện thoại cảm ứng mưu trí của LG, sử dụng mạng lưới hệ thống Qi, một ví dụ cho việc truyền tải không dây ở trường gần. Khi điện thoại thông minh được gắn lên tấm sạc, một cuộn dây trong tấm tạo nên một từ trường làm phát sinh ra một dòng điện trong một cuộn dây khác trong điện thoại cảm ứng, và do đó pin được sạc

Năng lượng không dây hay chính xác hơn là Truyền tải năng lượng không dây là quá trình truyền năng lượng cao từ một điểm đến một điểm nào đó không cần dây dẫn.[1]

Truyền nguồn năng lượng không dây, về cơ bản khác với truyền thông tin không dây trong viễn thông ( như radio, TV, Rada, Mobilephone ), ở đó thông tin được biến điệu truyền đi mọi hướng, tín hiệu có trong một dải tần xác lập, hiệu suất tín hiệu ở đầu thu thường rất nhỏ ( cỡ nW đến µW ) … còn trong nghành nghề dịch vụ truyền nguồn năng lượng không dây thì độ lớn và hiệu suất truyền nguồn năng lượng là quan trọng nhất, nguồn năng lượng chỉ truyền theo một chiều xác lập. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

Từ những ý tưởng sáng tạo của Nikola Tesla[sửa|sửa mã nguồn]

Ý tưởng về chuyển tải điện năng đã được đưa ra từ đầu năm 1900 bởi nhà phát minh người Serbia Nikola Tesla trước khi lưới điện được phổ biến rộng rãi[2]. Ngay từ những năm này, “nhà khoa học điên” Tesla đã mơ ước một thế giới không tồn tại dây dẫn điện phức tạp mà sử dụng hệ thống một tháp truyền điện và năng lượng không dây tới mọi ngõ ngách trên thế giới. Nhằm hiện thực hóa viễn cảnh này, Tesla đã bắt tay xây dựng tháp Wardenclyffe cao 29m ở New York[6]. Ngọn tháp này được coi là bước cuối cùng trong hệ thống điện không dây của Tesla, và được kết hợp với phát minh máy thu năng lượng vũ trụ. Nếu thành công, thế giới sẽ được sử dụng điện miễn phí và không giới hạn chỉ bằng một cái antenna[7] thu năng lượng ở đầu cuối.

Tuy nhiên sau 17 năm kiến thiết xây dựng ( 1900 – 1917 ), dự án Bất Động Sản tháp đã bị đình chỉ, bị rút nguồn hỗ trợ vốn của JP Morgan vì họ phát hiện ý đồ thật sự của Tesla không phải kiến thiết xây dựng tháp viễn thông .

Mơ ước của Tesla xuất phát từ sáng chế trước đó của ông, cuộn dây Tesla (Tesla coil), một phát minh mang tính cách mạng so với thời đại. Tesla đã phát triển những cuộn dây đặc biệt này vào năm 1891, trước khi người ta sử dụng những chiếc máy biến áp truyền thống để cung cấp điện cho mọi thứ như hệ thống chiếu sáng đến các mạch điện thoại[8]. Những biến áp thông thường không thể chịu được tần số cao và điện áp cao mà các cuộn dây trong phát minh của Tesla có thể chịu đựng được.[3]

Một cuộn dây Tesla gồm có hai phần : một cuộn dây sơ cấp và cuộn thứ cấp, và mỗi cuộn dây có tụ điện riêng. Hai cuộn dây và tụ điện được nối với nhau bằng một khe đánh lửa – một khoảng cách giữa hai điện cực để tạo ra tia lửa điện. Về cơ bản, những cuộn dây Tesla là hai mạch điện mở liên kết với một khe đánh lửa. Một cuộn dây Tesla cần một nguồn điện cao áp. Một nguồn điện được cung ứng trải qua một biến áp hoàn toàn có thể sản xuất một dòng điện với cường độ thiết yếu ( tối thiểu hàng ngàn vôn ). [ 3 ]Nguồn điện được nối với cuộn dây sơ cấp. Tụ điện của cuộn dây chính hoạt động giải trí như một miếng bọt biển thấm hút những điện tích. Cuộn dây sơ cấp tự nó phải có năng lực chịu đựng điện tích rất lớn và sóng điện, do đó chúng thường được làm bằng đồng – một loại dây dẫn điện tốt. Các tụ điện được tích tụ nhiều điện tích đến mức kháng không khí trong khe đánh lửa. Sau đó, dòng điện đi ra khỏi tụ điện đi xuống cuộn dây chính và tạo ra từ trường. [ 3 ]Năng lượng lớn khiến cho từ trường sụt giảm nhanh gọn, tạo ra dòng điện trong cuộn thứ cấp. Điện áp bị nén qua không khí giữa hai cuộn dây tạo ra tia lửa ở khe đánh lửa. Năng lượng bao trùm giữa hai cuộn dây và tích tụ ở cuộn thứ cấp, tụ điện. Điện tích trong tụ điện thứ cấp lên cao và thoát ra dưới dạng hồ quang điện. Với điện áp tần số cao hoàn toàn có thể thắp sáng bóng đèn huỳnh quang cách xa vài bước chân mà không cần dây điện liên kết. [ 3 ]Nguyên tắc cơ bản của cuộn dây Tesla chính là hiện tượng kỳ lạ cộng hưởng, cộng hưởng xảy ra khi cuộn dây chính bắn dòng điện vào cuộn dây thứ cấp đúng thời gian để tối đa hóa nguồn năng lượng chuyển vào những cuộn dây thứ cấp. Ngày nay cuộn dây Tesla không còn được ứng dụng trong thực tiễn nhiều nữa, tuy nhiên ý tưởng của Tesla đã làm nên cuộc cách mạng về cách hiểu và sử dụng điện năng. [ 3 ]

Đến những điều tra và nghiên cứu thời văn minh[sửa|sửa mã nguồn]

Năm 1961 Brown đã đăng bài báo tiên phong yêu cầu việc truyền nguồn năng lượng bằng vi ba [ 9 ]. Ba năm sau ( 1961 ) ông đã trình diễn quy mô máy bay trực thăng thu năng lượng từ chùm tia vi ba để bay ở tần số 2,45 GHz trong dải tần dành cho những ứng dụng về công nghiệp, điều tra và nghiên cứu khoa học và y tế, tất cả chúng ta gọi là băng tần ISM ( Industry, Science, and Medical ). Việc thử nghiệm truyền không dây với hiệu suất vài chục kW đã được thực thi [ 9 ]Năm 2001, công ty Splashpower ở Anh đã sử dụng. Tháp Wardenclyffe do Nikola Tesla kiến thiết xây dựng những cuộn dây cộng Hưởng trong một mặt phẳng để truyền hàng chục Watt vào những thiết bị khác nhau gồm có cả đèn chiếu sáng, điện thoại di động, PDA, iPod, … v.v. [ 9 ]Năm 2004 phương pháp truyền hiệu suất cảm ứng đã được sử dụng khá thoáng rộng cho nhiều quy trình khác nhau, lệch giá đạt khoảng chừng 1 tỷ USD so với những nghành nghề dịch vụ bán dẫn, LCD và sản xuất màn hình hiển thị plasma. [ 9 ]

Năm 2006, các nhà vật lý ở Viện Công nghệ Massachussetts, Mỹ (Massachussetts Institute of Technology, MIT) đã giả định một cách để loại trừ những khó khăn này bằng cách sử dụng các sóng điện từ “phù du” không phát xạ. Các sóng này thường được sản sinh cùng với các sóng được sử dụng trong truyền thông không dây hiện nay, nhưng lại phân rã rất nhanh khi chúng phát ra khỏi ăng ten. Marin Soljacic và các đồng nghiệp cho rằng nếu máy thu có thể cộng hưởng với máy phát, “trường phù du” sẽ cảm ứng một dòng điện. Bằng cách này, vật không cộng hưởng được đặt trong trường hoặc là sẽ ngắt tín hiệu hoặc sẽ hấp thụ hầu hết năng lượng sinh ra bởi trường.[2]

Năm 2007, nhóm của Soljacic đã thực thi thử nghiệm sáng tạo độc đáo này. Dùng triết lý đã công bố, họ tạo ra một cặp ăng ten bằng đồng có dạng những vòng. Một được nối với mạng lưới hệ thống cấp điện trong khi chiếc còn lại được nối với bóng đèn 60 W đặt cách đó 2 m. Khi họ cho một dòng điện xoay chiều chạy qua, nó tạo ra một từ trường và link cộng hưởng với cuộn thứ hai, do đó cảm ứng ra một dòng điện. Nhóm của MIT chứng minh và khẳng định rằng dòng điện này hoàn toàn có thể thắp sáng bóng đèn với hiệu suất chuyển tải tới 40 %, đúng như kim chỉ nan của họ đã giả định. [ 2 ]Năm 2007, một nhóm điều tra và nghiên cứu do giáo sư Marin Soljacic ở MIT đã truyền nguồn năng lượng không dây để thắp sáng một đèn điện 60W với hiệu suất 40 % với khoảng cách 2 m, sử dụng hai cuộn dây có đường kính 60 cm, nhóm đã tăng trưởng kim chỉ nan truyền nguồn năng lượng không dây tường minh hơn. [ 9 ]Năm 2008 Intel đã lặp lại những thí nghiệm của Tesla trong năm 1894 và của giáo sư John Boys trong năm 1988 bằng cách cấp điện không dây cho một bóng đèn ở cự ly gần với hiệu suất đạt 75 %. [ 9 ]

Năm 2010 tập đoàn Haier biểu diễn TV với màn hình LCD hoàn toàn không dây đầu tiên trên thế giới tại hội chợ CES 2010 trên cơ sở các nghiên cứu của nhóm của giáo sư Marin Soljacic ở MIT về WPT và giao diện số không dây trong nhà[9]

Tháng 3 năm năm ngoái, những nhà khoa học Nhật Bản đã triển khai được một bước nâng tầm trong việc truyền tải nguồn năng lượng điện không dây. Đây hoàn toàn có thể coi là tín hiệu đáng mừng, mở ra năng lực sản xuất điện từ ngoài ngoài hành tinh bằng nguồn năng lượng mặt trời và truyền về Trái Đất. Trong thí nghiệm, những nhà nghiên cứu đã sử dụng sóng viba để cung ứng 1,8 kW ( đủ để chạy một ấm đun nước điện ) – qua không khí tới một tiềm năng được chỉ định ở khoảng cách 55 mét ( 170 feet ). [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]

Đặc điểm chung[sửa|sửa mã nguồn]

Phần lớn những mạng lưới hệ thống truyền nguồn năng lượng không dây trường gần dựa trên nguyên tắc cảm ứng từ và cảm ứng điện từ. Về sau công nghệ tiên tiến truyền nguồn năng lượng không dây trường xa được thực thi bằng nguyên tắc phóng chùm tia hiệu suất ( powerbeam ) ở dạng tia vi ba hay tia laser để truyền hiệu suất lớn ( cỡ KW, MW thậm chí thiết kế đến cỡ GW ) từ thiên hà về mặt phẳng Trái Đất. [ 1 ]

Các dạng nguồn năng lượng không dây[sửa|sửa mã nguồn]

Điện không dây[sửa|sửa mã nguồn]

Truyền tải điện năng không dây là cách truyền tải nguồn năng lượng điện từ một nguồn điện với một thiết bị tiêu thụ mà không cần sử dụng dây rắn hoặc dây dẫn. [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] Đó là một thuật ngữ chung dùng để chỉ một số ít công nghệ tiên tiến truyền tải điện khác nhau mà sử dụng điện từ trường biến thiên theo thời hạn. [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] Truyền không dây rất hữu dụng cho những thiết bị điện điện trong trường hợp sử dụng dây liên kết là phiền phức, nguy hại hoặc bất khả thi. Trong truyền tải điện năng không dây, một thiết bị truyền liên kết với một nguồn nguồn năng lượng, ví dụ điển hình như những đường dây điện nguồn, truyền điện bằng điện từ trường trên một khoảng trống can thiệp để một hoặc nhiều thiết bị thu, nơi nó được quy đổi trở lại thành điện và sử dụng điện. [ 16 ]

Vệ tinh nguồn năng lượng mặt trời[sửa|sửa mã nguồn]

Vệ tinh thu năng lượng ( SPS ) là một khái niệm nhận nguồn năng lượng mặt trời trong khoảng trống và sau đó truyền tới bề mặt Trái Đất bằng sóng siêu cao tần. Tại nơi nhận, nguồn năng lượng của sóng siêu cao tần được quy đổi thành điện năng để sử dụng. Mô hình mạng lưới hệ thống SPS gồm có mặt trời, vệ tinh, bộ phát sóng vi ba hiệu suất và rectenna thu nhận chùm tia hiệu suất vi ba. [ 9 ]Cơ sở của ý tưởng sáng tạo SPS là sự thu nhận nguồn năng lượng mặt trời trong quỹ đạo và truyền nó về mặt đất bằng sóng vi ba, chùm tia laser hay một chiêu thức khác nào đó. Trong phần này ta chỉ bàn về truyền nguồn năng lượng dùng sóng vi ba. Trong trường hợp này, tiên phong nguồn năng lượng mặt trời được chuyển thành điện năng, sau đó nguồn năng lượng điện được chuyển thành sóng viba. Ở nơi nhận sóng vi ba được quy đổi trở lại thành nguồn năng lượng điện. Anten chỉnh lưu nhận sóng vi ba trên mặt đất được gọi là rectenna. Rectenna nhận sóng vi ba quy đổi thành nguồn năng lượng điện và sau đó hòa vào mạng lưới [ 9 ]

Lò vi sóng[sửa|sửa mã nguồn]

Bài cụ thể : Laser

Vệ tinh nguồn năng lượng mặt trời[sửa|sửa mã nguồn]

Vệ tinh thu năng lượng mặt trời SPS là một công nghệ tiên tiến được kỳ vọng sẽ thành hiện thực vào những năm 2030. Tiềm năng và tính thương mại của SPS là rất lớn. Hiện những nhà khoa học đang tập trung chuyên sâu nghiên cứu và điều tra xử lý bài toán về giảm giá tiền cho SPS [ 9 ]SPS sẽ giải phóng tất cả chúng ta khỏi mạng truyền dẫn và phân phối điện sử dụng dây dẫn. Chúng ta cũng không mất vật tư dây dẫn vì SPS là mạng truyền nguồn năng lượng không dây. Hơn thế, hoàn toàn có thể thực thi việc truyền điện tới những liệu. SPS sẽ vô hiệu sự mất điện do ngắn mạch hay những sự cố ở mặt đất. Công suất tổng của mạng lưới hệ thống sẽ rất linh động. Chi tiêu bắt đầu để thực thi mạng lưới hệ thống SPS là rất lớn và sự quan ngại chồng lấn những khái niệm của mạng lưới hệ thống WPT sang những mạng lưới hệ thống truyền thông online hiện tại [ 9 ]

Điện không dây[sửa|sửa mã nguồn]

Đặc biệt so với những thiết bị như xe hơi điện hay những cảm ứng không dây, ở những môi trường tự nhiên khó khăn vất vả cho việc liên kết điện qua dây. Truyền tải điện không dây thường thuận tiện và thân thiện với môi trường tự nhiên hơn so với cách cắm điện qua ổ cắm thường thì. [ 18 ]

Thiết bị y khoa[sửa|sửa mã nguồn]

Điện thoại di động và đèn pin hoạt động giải trí bằng pin mà không có khó khăn vất vả. Tuy nhiên, vì tuổi thọ số lượng giới hạn, nguồn năng lượng pin không phải là một lựa chọn khả thi cho nhiều ứng dụng trong những nghành nghề dịch vụ của y học hoặc kỹ thuật thử nghiệm, ví dụ điển hình như cấy ghép hoặc đầu dò. Các nhà nghiên cứu đã tăng trưởng quy trình phân phối nguồn năng lượng cho những mạng lưới hệ thống này mà không dùng dây dẫn [ 19 ]Các nhà nghiên cứu tại Viện Fraunhofer ở Hermsdorf đã thành công xuất sắc trong truyền điện không dây dẫn từ một mô-đun máy phát di động tới một mô-đun máy phát di động – thiết bị nhận. ” Mô-đun truyền tải có dạng hình tròn trụ nhỏ gọn, nó hoàn toàn có thể được gắn vào dây thắt lưng “, Dr. Holger Lausch, nhà khoa học tại IKTS nói. Máy phát cung ứng dòng điện hơn 100 milliwatts và có khoanh vùng phạm vi khoảng chừng 50 cm. [ 19 ] Kết quả là, máy thu nhận hoàn toàn có thể được đặt phần nhiều bất kể nơi nào trong khung hình. ” Với thiết bị di động, chúng tôi hoàn toàn có thể cung ứng nguồn năng lượng từ xa đến bộ phận cấy ghép, mạng lưới hệ thống liều dùng thuốc men và những ứng dụng y tế khác mà không cần chạm vào chúng – như viên nang nuốt nội soi chuyển dời qua đường tiêu hóa và truyền tải hình ảnh bên trong của khung hình ra bên ngoài, ” Lausch nói. Mô-đun thu nhận hoàn toàn có thể được truy vết bất kỳ khi nào – bất kể nguồn năng lượng truyền – so với vị trí và khu vực của nó. [ 19 ] Vì vậy, nếu máy thu được đặt bên trong một viên nang nội soi video, hình ảnh tạo ra hoàn toàn có thể được gán cho những vùng đường ruột đơn cử. Nếu nó được đặt bên trong một viên nang liều lượng, sau đó những thành phần hoạt chất trong thuốc hoàn toàn có thể được phát tán theo chỉ định. [ 19 ]
Khi dân số của Trái Đất liên tục tăng trưởng, nhu yếu về điện hoàn toàn có thể vượt qua năng lực sản xuất. Cuối cùng thì nguồn năng lượng không dây hoàn toàn có thể trở thành một điều thiết yếu hơn chỉ là một ý tưởng sáng tạo mê hoặc. [ 3 ]

Tiếp nhận liên tục năng lượng từ vũ trụ và gần nhất là mặt trời 24/24. Hơn nữa, nó có thể cấp năng lượng cho bất cứ một khu vực nào trên mặt đất, cả vùng sâu vùng xa, không phụ thuộc các nguồn nước sạch để hoạt động, chỉ cần hướng angten phát về vị trí đặt angten thu ở nơi mong muốn sử dụng. Vì vậy năng lượng mặt trời vũ trụ là nguồn ổn định lâu dài, cung cấp trực tiếp cho mọi dân tộc, không phụ thuộc sở hữu của quốc gia nào[1]

Năng lượng mặt trời ngoài hành tinh không gây ra những khí có hiệu ứng nhà kính, không tác động ảnh hưởng nhiều đến đổi khác khí hậu, và không tạo ra phế thải ô nhiễm cần phải chôn cất ( như nguồn năng lượng hạt nhân ), vì thế nó không hề là tiềm năng cho bọn khủng bố. Ngoài ra, mạng lưới hệ thống SPS nhu yếu diện tích quy hoạnh nhỏ hơn khoảng chừng 1/5 lần so với mạng lưới hệ thống nguồn năng lượng mặt trời trên mặt đất khi cho cùng hiệu suất [ 1 ]
” Ý tưởng về việc vô hiệu những loại dây sẽ được cho phép tất cả chúng ta phong cách thiết kế lại mọi thứ theo những cách mà tất cả chúng ta chưa hề nghĩ đến, điều đó sẽ giúp những thiết bị và mọi thứ mà tất cả chúng ta sử dụng trở nên hiệu suất cao hơn, thiết thực hơn và thậm chí còn hoàn toàn có thể mang nhiều tính năng hơn “, Tiến sĩ Hall nói. [ 3 ] [ 20 ]

Source: https://thomaygiat.com
Category : Điện Tử