The Storm Riders
Writer
Kể từ khi trạm điện Pearl ở Manhattan được kích hoạt năm 1882, điện năng trên toàn thế giới đã được truyền từ điểm A đến điểm B qua dây dẫn – từ đường dây cao thế đến ổ cắm 120 volt trong bếp. Tuy nhiên, dây dẫn không phải lúc nào cũng là giải pháp tối ưu, đặc biệt trong các tình huống như cung cấp điện cho đảo xa, vệ tinh không gian, hay đáp ứng nhu cầu điện khí hóa để giảm phát thải carbon. Truyền năng lượng không dây (power beaming), sử dụng sóng vi ba, sóng radio hoặc laser, đang nổi lên như một giải pháp đột phá.
Ý tưởng truyền năng lượng không dây bắt nguồn từ Nikola Tesla, nhà phát minh thiên tài với những tầm nhìn vượt thời đại. Năm 1926, ông dự đoán về thiết bị “nằm gọn trong túi áo” cho phép liên lạc như gặp mặt trực tiếp – tiên đoán smartphone gần 80 năm sau, theo Collier’s. Dự án tham vọng nhất của Tesla là Hệ thống Không dây Toàn cầu (World Wireless System), sử dụng tầng điện ly của Trái Đất để truyền điện. Tuy nhiên, do hạn chế tài chính và kỹ thuật, ý tưởng này không thành hiện thực, theo IEEE Spectrum.
Stephen Sweeney, giáo sư quang tử học tại Đại học Glasgow, giải thích rằng Tesla tập trung vào cảm ứng điện từ, hiệu quả ở khoảng cách ngắn nhưng yếu khi truyền xa. Sau Thế chiến II, các tiến bộ về sóng vi ba và laser đã mở ra hướng đi mới. Năm 1964, kỹ sư William C. Brown dùng sóng vi ba để cung cấp năng lượng cho một trực thăng mô hình trong 10 giờ. Đến năm 1975, Brown và NASA truyền thành công 30 kilowatt qua 1 dặm với hiệu suất 50%, dù chưa đủ khả năng mở rộng, theo NASA Archives.
Những thập kỷ sau, các tiến bộ về máy tính, quang điện, laser và transistor đã đưa power beaming từ thử nghiệm sang nhu cầu thực tiễn, đặc biệt khi thế giới thúc đẩy điện khí hóa để chống biến đổi khí hậu. Theo Sweeney, chi phí sản xuất giảm đã khiến công nghệ này khả thi hơn, theo Photonics Media.
Sóng vi ba truyền tốt qua khí quyển nhưng cần anten lớn cho khoảng cách xa (hàng km² nếu từ vệ tinh), theo Sweeney. Ngược lại, laser tập trung tốt hơn (antten chỉ vài chục mét), nhưng dễ bị nhiễu bởi thời tiết. Sóng radio milimet của Reach Power là vùng “vừa đủ”, cân bằng giữa hai yếu tố.
Không như năng lượng nhiệt hạch hay xe bay – luôn “cách 30 năm” – power beaming đang rất gần. Theo Davlantes, các ứng dụng ban đầu là cảm biến công suất thấp, như mạng Wi-Fi cấp điện cho thiết bị IoT. Quân đội sẽ là khách hàng đầu tiên, chấp nhận chi phí cao để đáp ứng nhu cầu chiến lược, theo Military & Aerospace Electronics.
Ở châu Âu, power beaming được đầu tư cho năng lượng xanh, trong khi châu Á, đặc biệt Nhật Bản, dẫn đầu về ứng dụng không gian, theo Nikkei Asia. EMROD đang thử nghiệm với các tiện ích toàn cầu, và Reach Power nhắm đến các thành phố thông minh trong 5-10 năm tới, theo Smart Cities World.
Ý tưởng truyền năng lượng không dây bắt nguồn từ Nikola Tesla, nhà phát minh thiên tài với những tầm nhìn vượt thời đại. Năm 1926, ông dự đoán về thiết bị “nằm gọn trong túi áo” cho phép liên lạc như gặp mặt trực tiếp – tiên đoán smartphone gần 80 năm sau, theo Collier’s. Dự án tham vọng nhất của Tesla là Hệ thống Không dây Toàn cầu (World Wireless System), sử dụng tầng điện ly của Trái Đất để truyền điện. Tuy nhiên, do hạn chế tài chính và kỹ thuật, ý tưởng này không thành hiện thực, theo IEEE Spectrum.
Stephen Sweeney, giáo sư quang tử học tại Đại học Glasgow, giải thích rằng Tesla tập trung vào cảm ứng điện từ, hiệu quả ở khoảng cách ngắn nhưng yếu khi truyền xa. Sau Thế chiến II, các tiến bộ về sóng vi ba và laser đã mở ra hướng đi mới. Năm 1964, kỹ sư William C. Brown dùng sóng vi ba để cung cấp năng lượng cho một trực thăng mô hình trong 10 giờ. Đến năm 1975, Brown và NASA truyền thành công 30 kilowatt qua 1 dặm với hiệu suất 50%, dù chưa đủ khả năng mở rộng, theo NASA Archives.
Những thập kỷ sau, các tiến bộ về máy tính, quang điện, laser và transistor đã đưa power beaming từ thử nghiệm sang nhu cầu thực tiễn, đặc biệt khi thế giới thúc đẩy điện khí hóa để chống biến đổi khí hậu. Theo Sweeney, chi phí sản xuất giảm đã khiến công nghệ này khả thi hơn, theo Photonics Media.
- EMROD (New Zealand): Hệ thống của EMROD chuyển đổi điện DC từ lưới thành sóng vi ba, truyền qua chùm tia tập trung giữa hai anten, rồi chuyển lại thành điện DC. Với hiệu suất hiện tại đạt 95% (và tiềm năng 99%), EMROD hợp tác với các công ty tiện ích ở New Zealand để thử nghiệm, theo EMROD’s website. Công ty mơ về Ma trận Năng lượng Toàn cầu, sử dụng vệ tinh thu năng lượng mặt trời liên tục và truyền đến bất kỳ đâu trên Trái Đất.
- Reach Power (Mỹ): Sử dụng sóng radio dải tần số milimet, Reach Power nhắm đến các ứng dụng trong phạm vi 25 km, như cung cấp điện cho robot, taxi tự hành, hoặc cảm biến trong thành phố, theo Reach Power’s CEO Chris Davlantes. Không thay thế đường dây truyền tải dài, nhưng công nghệ này lý tưởng cho các hệ thống phân tán, theo TechCrunch.
Sóng vi ba truyền tốt qua khí quyển nhưng cần anten lớn cho khoảng cách xa (hàng km² nếu từ vệ tinh), theo Sweeney. Ngược lại, laser tập trung tốt hơn (antten chỉ vài chục mét), nhưng dễ bị nhiễu bởi thời tiết. Sóng radio milimet của Reach Power là vùng “vừa đủ”, cân bằng giữa hai yếu tố.
Không như năng lượng nhiệt hạch hay xe bay – luôn “cách 30 năm” – power beaming đang rất gần. Theo Davlantes, các ứng dụng ban đầu là cảm biến công suất thấp, như mạng Wi-Fi cấp điện cho thiết bị IoT. Quân đội sẽ là khách hàng đầu tiên, chấp nhận chi phí cao để đáp ứng nhu cầu chiến lược, theo Military & Aerospace Electronics.
Ở châu Âu, power beaming được đầu tư cho năng lượng xanh, trong khi châu Á, đặc biệt Nhật Bản, dẫn đầu về ứng dụng không gian, theo Nikkei Asia. EMROD đang thử nghiệm với các tiện ích toàn cầu, và Reach Power nhắm đến các thành phố thông minh trong 5-10 năm tới, theo Smart Cities World.
