Công nghệ sạc 'qua không khí' mở ra cơ hội mới trong ngành xe điện: Giấc mơ về việc lái xe và sạc đồng thời dần trở thành hiện thực

Để giải quyết vấn đề của việc số lượng xe điện tăng mạnh trong khi số lượng trạm sạc vẫn chưa đủ, công nghệ sạc xe không dây đang dần được triển khai.

Công nghệ sạc xe điện không dây

Người lái xe điện thường phải theo dõi mức pin để tìm trạm sạc phù hợp. Tuy nhiên, các trạm sạc hiện tại vẫn còn ít và phân bố không đều.

Trong bối cảnh số lượng xe điện ngày càng tăng, hạ tầng sạc pin và công nghệ sạc vẫn chưa thực sự phát triển. Phương thức sạc hiện tại chủ yếu dựa vào kết nối dây cắm, gây ra nhiều vấn đề và rủi ro.

Các dây cáp là nguy cơ cho an toàn giao thông và trở thành mục tiêu của tội phạm. Vì vậy, nhiều kỹ sư đang nghiên cứu và phát triển công nghệ sạc không dây, thậm chí là sạc dưới lòng đất.

Vào năm 1831, Michael Faraday đã đưa ra một phát minh quan trọng là cảm ứng điện từ, nguyên lý cơ bản của công nghệ sạc không dây hiện đại, vẫn được áp dụng rộng rãi trong các động cơ điện và máy phát.

Từ việc phát hiện dòng điện sinh ra từ trường của Oersted vào năm 1820, Faraday đã tiếp tục thử nghiệm và nghiên cứu, dựa trên những công trình của Oersted và Ampere. Ông phát hiện ra rằng từ trường cũng có thể tạo ra dòng điện, và ngược lại.

Trong những thí nghiệm tiếp theo, ông đã chứng minh rằng dòng điện trong một mạch có thể kích thích dòng điện trong mạch khác cạnh đó mà không cần dùng dây dẫn. Điều này mở ra khả năng truyền tải năng lượng điện không dây. Dòng điện từ cảm ứng có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau theo sự lựa chọn của kỹ sư.

Trong trường hợp sạc xe điện, dây dẫn thứ nhất là một dây đồng cuộn quanh một mảnh ferit để tạo ra từ trường. Những vật liệu này được đặt trong một hộp phẳng để tạo ra một tấm đệm có thể chôn lấp dưới lòng đất.

Khi xe được trang bị bộ phận cảm biến tương thích và dừng lại trên thiết bị chôn dưới đất, dòng điện xoay chiều sẽ xuất hiện trong tấm đệm dưới đất và sẽ tạo ra dòng điện tương tự trong xe. Dòng điện này sau đó được chuyển đổi thành dòng điện một chiều để sạc pin cho xe điện.

Nguyên tắc này khá đơn giản nhưng mới chỉ trở nên thực tế với phương tiện giao thông trong những năm gần đây.

Công nghệ sạc không dây dẫn đầu xu hướng

Để sử dụng sạc không dây, xe điện phải được trang bị bộ cảm biến. Hiện tại, đây là một lĩnh vực kinh doanh mới nổi. Ví dụ, công ty Evatran ở Virginia bán các bộ cảm biến và tấm đệm từ 2.500 USD đến 4.000 USD, bao gồm cả việc lắp đặt.

Giám đốc Rebecca Hough của công ty cho biết khoảng 11% năng lượng bị mất trong quá trình sạc không dây sử dụng thiết bị của họ. Tuy nhiên, các phích cắm truyền thống cũng gặp phải những vấn đề tương tự.

Evatran không phải là công ty duy nhất trong lĩnh vực này. HEVO ở New York cũng cung cấp bộ cảm biến với giá 3.000 USD và cảnh báo về việc mở rộng sạc không dây ra khỏi garage bằng cách lắp đặt tấm đệm trong các thành phố.

Nếu sạc không dây tiếp tục phát triển, các nhà sản xuất xe cũng sẽ tham gia. Điều này đã bắt đầu từ năm 2018, khi các nhà sản xuất ô tô bắt đầu tích hợp bộ thu vào sản phẩm của họ.

WiTricity, một công ty ở Massachusetts, cũng thiết kế bộ thu và tấm lót. Họ đã cấp phép cho Toyota và hai công ty sản xuất linh kiện xe hơi, TDK của Nhật Bản và Delphi của Anh. Các nhà sản xuất ô tô khác cũng sẽ sớm tung ra các dòng xe hỗ trợ sạc không dây.

Không chỉ ô tô, Wave ở Utah cũng đang phát triển công nghệ sạc không dây mạnh mẽ hơn cho các quái xế tại cảng Los Angeles. Điều này giúp cho hoạt động tại các cảng trở nên dễ dàng hơn.

Các cảng như International Longshore and Warehouse Union trước đây chỉ cho phép các thợ điện cắm dây sạc cho các phương tiện chạy điện, gây ra nhiều bất tiện. Sạc không dây sẽ giúp giảm thiểu vấn đề này.

Công nghệ sạc không dây hứa hẹn mang lại nhiều tiềm năng cho xe buýt. Andrew Dage, CEO của công ty Momentum Dynamics ở Pennsylvania, bán nhiều thiết bị sạc cho xe buýt hơn là cho ô tô. Ông nói rằng một thách thức lớn của xe buýt điện là phải dành thời gian để sạc pin, nhưng nếu sử dụng sạc không dây, xe buýt có thể duy trì hoạt động suốt cả ngày.

Theo ông, nếu sử dụng sạc không dây, một chiếc xe buýt có thể duy trì hoạt động cho đến cuối ngày. Điều này có thể giúp xe buýt điện cạnh tranh với xe buýt chạy bằng động cơ diesel.

Thực tế này đã được thấy ở Milton Keynes, một thị trấn ở phía tây bắc London. Tuyến xe buýt số 7 của thị trấn đang hoạt động với các tấm đệm sạc ở hai đầu tuyến. Mỗi tấm đệm có 4 cuộn dây dưới lòng đất và có thể truyền công suất 120 kW, đủ để duy trì xe buýt hoạt động trong 16 tiếng mỗi ngày.

Thiết bị sạc không dây ở Milton Keynes được sản xuất bởi công ty Đức IPT Technology. Giá của mỗi tấm đệm khoảng 130.000 USD. Các nhà điều hành xe buýt tính toán rằng chi phí điều hành mỗi km của xe buýt điện chỉ là 50 cent, rẻ hơn so với xe chạy bằng động cơ diesel.

Sạc khi di chuyển là mục tiêu tiếp theo

Tuy nhiên, việc xe vẫn cần dừng lại để sạc vẫn còn. Sạc không dây giống như việc sử dụng các trạm sạc điện thông thường.

Nhưng xe điện không cần phải đứng yên mới sạc được. Bước tiếp theo là sạc cho các phương tiện khi đang di chuyển. Có nhiều thử nghiệm đang diễn ra.

Một trong số đó là con đường sạc điện dài 100 mét ở Versailles, gần Paris. Kết quả của thử nghiệm này đầy hứa hẹn. Hai ô tô di chuyển dọc theo con đường với vận tốc 100 km/h có thể tiếp nhận 20 kW điện mỗi chiếc.

Gần đây, một Start-up Israel đang xây dựng con đường sạc điện đầu tiên ở Mỹ cho phép xe điện chạy qua. Con đường dài 1,6 km gần một ga tàu bỏ hoang ở bang Michigan, Mỹ. Dự kiến sẽ hoạt động vào năm 2023.

Việc sạc xe điện không dây có thể trở thành hiện thực. Công nghệ sạc không dây cho xe ô tô đang phát triển. Trạm sạc xe điện thông thường với phích cắm vẫn còn, nhưng sạc cảm ứng vẫn là một lựa chọn mạnh mẽ.