Sạc "qua không khí": Lối đi mới thay đổi toàn ngành xe điện

Theo Nhịp sống kinh tế, những người lái xe thông thường sẽ luôn theo dõi đồng hồ đo nhiên liệu để có thể dừng lại kịp thời tại những trạm đổ xăng.

Tuy vậy, đối với những người lái xe điện, những trạm sạc lại vô cùng ít và cách xa nhau. Trong khi số xe điện không ngừng tăng lên, cơ sở hạ tầng cần thiết cho việc sạc pin cũng như công nghệ sạc vẫn chưa bắt kịp được xu thế.

Hiện nay, hầu như mọi xe điện đều được sạc bằng cách kết nối qua phích cắm. Nhưng phích cắm, dây cáp nối và những trạm sạc mang lại rất nhiều vấn đề. Những dây cáp chính là mối nguy hiểm cho những chuyến đi.

Những trạm sạc xe khiến cho đường phố trở nên lộn xộn hơn. Và đồng trong những đoạn dây chính là mục tiêu vô cùng hấp dẫn của những tên trộm. Vì vậy, nhiều kỹ sư muốn phát triển cách sạc điện nhanh thứ hai chính là không dây và như vậy chúng có thể sẽ được chôn dưới lòng đất.

Vào năm 1831, Michael Faraday đã đưa ra một phát minh vô cùng quan trọng đó là cảm ứng điện từ, nguyên lý cơ bản đằng sau công nghệ sạc không dây và hiện vẫn đang được sử dụng rộng rãi trong những động cơ điện và máy phát.

Từ phát hiện dòng điện sinh ra từ trường của Oerted năm 1820, Faraday đã thử lại những thí nghiệm của Oerted, tham khảo những tài liệu của Ampere. Ông phát hiện ra rằng nếu dòng điện sinh ra từ trường thì từ trường cũng có thể sản sinh ra dòng điện.

Với những thí nghiệm sau, ông đã tiếp tục phát hiện ra dòng điện trong mạch điện thứ nhất có thể kích thích dòng điện trong một mạch điện thứ hai gần đó. Như vậy năng lượng điện đã được truyền mà không cần dây dẫn. Dòng điện cảm ứng sau đó sẽ có thể phục vụ cho bất kỳ mục đích nào mà kỹ sư lựa chọn.

Trong trường hợp sạc xe điện, dây dẫn thứ nhất là một dây đồng dài cuộn quanh một mảnh ferit để có thể khuếch đại từ trường được tạo ra. Những vật liệu này sẽ được đặt trong những hộp phẳng để tạo ra một tấm đệm có thể dễ dàng chôn lấp hơn.

Khi xe được trang bị bộ phận cảm biến tương thích và dừng đỗ phía trên thiết bị được chôn dưới lòng đất, dòng điện xoay chiều xuất hiện trong tấm đệm dưới đất và dòng điện tương tự sẽ được tạo ra trong xe. Dòng điện này sẽ được chuyển đổi thành dòng điện một chiều để có thể nạp đầy pin cho xe điện.

Nguyên tắc này vô cùng đơn giản, nhưng phải tới những năm gần đây thì cảm ứng điện mới trở nên thực tế đối với những phương tiện giao thông.

Công nghệ sạc dẫn đầu xu thế

Để việc sạc không dây hoạt động, xe điện nhất định phải được trang bị bộ phận cảm biến. Hiện tại, đây là một lĩnh vực kinh doanh tự phát. Chẳng hạn như Evatran, một công ty ở Virginia, chuyên bán các bộ phụ kiện cảm biến và tấm đệm với giá từ 2.500 USD đến 4.000 USD đã bao gồm cả công lắp đặt.

Giám đốc của công ty, Rebecca Hough cho biết rằng khoảng 11% nguồn điện đầu vào bị thất thoát trong quá trình sạc không dây bằng thiết bị của Evatran. Nhưng việc dùng bộ sạc có phích cắm cũng có những hao hụt tương tự.

Evatran không hề đơn độc trong lĩnh vực kinh doanh thiết bị cảm ứng. HEVO, một công ty có trụ sở tại New York, nhận lắp đặt những bộ phận cảm biến với giá 3.000 USD. HEVO cũng muốn việc sạc xe điện sẽ được mở rộng ra bên ngoài garage của những căn hộ bằng cách lắp đặt những tấm đệm trong thành phố. Những tài xế sẽ đặt trước và thuê thông qua ứng dụng trên điện thoại di động.

Nếu như sạc không dây phát triển hơn nữa, các nhà sản xuất xe cũng sẽ phải vào cuộc. Điều này đang bắt đầu diễn ra, từ năm 2018 những nhà sản xuất ô tô đã bắt đầu bổ sung bộ phận thu nhận vào sản phẩm của họ khi chúng đang được lắp ráp.

Một công ty ở Massachusetts, WiTricity giống như Evatran, thiết kế bộ phận thu nhận và tấm lót. Công ty đã cấp phép cho Toyota và hai công ty sản xuất linh kiện xe hơi, TDK của Nhật Bản và Delphi của Anh, sử dụng thiết kế của mình. Những nhà sản xuất ô tô khác bao gồm Audi, BMW, Daimler, Ford, Jaguar, Mercedes-Benz và Volvo cũng sẽ sớm tung ra những loại xe có tính năng sạc không dây.

Ô tô con cũng không phải là phương tiện duy nhất có thể dùng sạc không dây, Wace, công ty ở Utah cũng có kế hoạch lắp đặt công nghệ sạc không dây mạnh mẽ hơn cho một chiếc quái xế tại cảng Los Angeles. Loại xe với những chiếc lốp cao hơn đầu người này có chức năng di chuyển và xếp các container. Điều này sẽ giúp cho hoạt động tại những cảng đơn giản hơn nhiều.

Những cảng như International Longshore and Warehouse Union vốn chỉ cho phép những thợ điện cắm dây sạc cho những phương tiện chạy điện tại cảng, điều này sẽ khiến việc vận hành phương tiện vô cùng tốn kém.

Công nghệ sạc không dây đặc biệt mang lại nhiều hứa hẹn cho xe buýt. Andrew Dage, chủ của công ty Momentum Dynamics có trụ sở tại Pennsylvania bán nhiều thiết bị sạc cho xe buýt hơn ô tô.

Ông cho biết trở ngại lớn đối với việc sử dụng xe buýt điện là phải cắt bớt một khoảng thời gian hoạt động trong ngày để sạc đầy pin cho xe.

Ông nói thêm rằng nếu như dùng sạc không dây thì một chiếc xe buýt sẽ có đủ điều kiện để có thể duy trì hoạt động cho tới cuối ngày. Khi đó, xe buýt điện có thể cạnh tranh với xe buýt động cơ diesel.

Điều này đã được hiện thực hoá tại Milton Keynes, một thị trấn ở phía tây bắc London. Tuyến đường số 7 của thị trấn có xe buýt điện hoạt động. Chiếc xe điện chỉ cần tạm dừng từ 2 - 4 phút để sạc ở hai đầu tuyến.

Hai tấm đệm đều có 4 cuộn dây được chôn dưới đất, chúng có thể truyền với công suất 120 kW. Điều này đủ để xe buýt duy trì hoạt động trong 16 tiếng một ngày.

Thiết bị sạc không dây ở thị trấn Milton Keynes do công ty Đức IPT Technology sản xuất. Mỗi tấm đệm có giá khoảng 130.000 USD. Nhiều nhà điều hành xe buýt tính toán rằng một trong những chiếc xe của họ chỉ tốn tới 50 cent một km, rẻ hơn nhiều so với xe chạy bằng động cơ diesel.

Tuy vậy, tất cả nỗ lực này vẫn phải phụ thuộc vào việc chiếc xe cần dừng lại một chỗ để sạc. Như vậy, sạc không dây chẳng khác nào những trạm sạc điện có phích cắm thông thường.

Việc sạc xe điện không dây có trở nên thực tế hay không vẫn còn là một cuộc tranh luận. Nhưng công nghệ sạc không dây cho xe ô tô đang chuẩn bị cất cánh. Những trạm sạc xe điện sử dụng phích cắm sẽ không biến mất, nhưng sức mạnh của việc cảm ứng sẽ tiếp tục tồn tại.