Bùi Minh Nhật
Intern Writer
Một nhóm nhà khoa học Trung Quốc vừa công bố thiết kế máy bơm nhiệt hoàn toàn mới, hoạt động nhờ sóng âm thay vì bộ phận cơ khí truyền thống. Công nghệ này có thể tạo ra lượng nhiệt lớn chưa từng có, mở ra triển vọng thay đổi cách chúng ta sưởi ấm thành phố, vận hành nhà máy và tận dụng nhiệt dư thừa từ các trung tâm dữ liệu.
Thiết bị được cấu thành bởi ba bộ phận chính gồm động cơ nhiệt âm, bơm nhiệt nhiệt âm và các bộ cộng hưởng âm thanh. Nếu được hoàn thiện, hệ thống này được cho là sẽ lấp đầy khoảng trống trong công nghệ bơm nhiệt nhiệt độ cao, đặc biệt phục vụ các ngành công nghiệp đòi hỏi năng lượng lớn.
Trong các máy bơm nhiệt truyền thống, hệ thống phải sử dụng máy nén và môi chất làm lạnh để hút nhiệt từ môi trường, sau đó nén khí để tăng nhiệt độ rồi phân phối nhiệt qua bộ trao đổi nhiệt. Ngược lại, thiết bị mới không có bộ phận chuyển động. Nó tận dụng sự tương tác giữa sóng âm và nhiệt để truyền năng lượng nhiệt từ nguồn nhiệt ban đầu sang một “bể chứa” nhiệt độ cao hơn, từ đó cung cấp nhiệt cho mục đích sử dụng.
Theo kết quả công bố trên tạp chí Energy, hệ thống thử nghiệm đã đạt nhiệt độ tới 518 độ F, cao hơn gần 1,5 lần so với mức tối đa trước đây của các công nghệ tương tự. Đây là mức nhiệt đủ để phục vụ nhiều quy trình công nghiệp đòi hỏi nhiệt độ cao.
Nếu máy bơm nhiệt âm có thể thu gom lượng nhiệt đó, nó có thể được chuyển hóa thành nguồn sưởi ấm cho các tòa nhà lân cận, cung cấp nước nóng hoặc phục vụ các dây chuyền sản xuất. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn góp phần giảm phát thải carbon toàn cầu.
Nhóm nghiên cứu Trung Quốc còn đặt mục tiêu tham vọng hơn: đến năm 2040, họ hy vọng có thể khai thác ánh sáng mặt trời để tạo ra nhiệt độ lên tới 2.372 độ F thông qua hệ thống nhiệt âm. Dù mục tiêu này vẫn cần nhiều kiểm chứng, nhưng nếu đạt được, công nghệ bơm nhiệt bằng sóng âm có thể trở thành giải pháp then chốt để tái chế nhiệt dư thừa trong kỷ nguyên công nghiệp và AI bùng nổ.
Trong tương lai, những thiết bị khuếch đại nhiệt kiểu mới này có thể xuất hiện rộng khắp, âm thầm thu gom nhiệt dư từ các ngành công nghiệp, nhân lượng nhiệt đó lên và chuyển đến những nơi cần sưởi ấm thậm chí là chính ngôi nhà của bạn vào mùa đông.(popularmechanics)
Thiết bị được cấu thành bởi ba bộ phận chính gồm động cơ nhiệt âm, bơm nhiệt nhiệt âm và các bộ cộng hưởng âm thanh. Nếu được hoàn thiện, hệ thống này được cho là sẽ lấp đầy khoảng trống trong công nghệ bơm nhiệt nhiệt độ cao, đặc biệt phục vụ các ngành công nghiệp đòi hỏi năng lượng lớn.
Máy bơm nhiệt chạy bằng sóng âm hoạt động ra sao?
Hiệu ứng nhiệt âm sự chuyển đổi qua lại giữa nhiệt năng và sóng âm vốn không phải khái niệm mới. Tuy nhiên, việc ứng dụng nó để truyền và khuếch đại nhiệt trong một hệ thống bơm nhiệt hoàn chỉnh là bước tiến đáng chú ý.
Trong các máy bơm nhiệt truyền thống, hệ thống phải sử dụng máy nén và môi chất làm lạnh để hút nhiệt từ môi trường, sau đó nén khí để tăng nhiệt độ rồi phân phối nhiệt qua bộ trao đổi nhiệt. Ngược lại, thiết bị mới không có bộ phận chuyển động. Nó tận dụng sự tương tác giữa sóng âm và nhiệt để truyền năng lượng nhiệt từ nguồn nhiệt ban đầu sang một “bể chứa” nhiệt độ cao hơn, từ đó cung cấp nhiệt cho mục đích sử dụng.
Theo kết quả công bố trên tạp chí Energy, hệ thống thử nghiệm đã đạt nhiệt độ tới 518 độ F, cao hơn gần 1,5 lần so với mức tối đa trước đây của các công nghệ tương tự. Đây là mức nhiệt đủ để phục vụ nhiều quy trình công nghiệp đòi hỏi nhiệt độ cao.
Tận dụng nhiệt dư từ trung tâm dữ liệu và công nghiệp
Một trong những ứng dụng tiềm năng nhất của công nghệ này là thu hồi và tái sử dụng nhiệt thải. Các trung tâm dữ liệu nền tảng cho sự phát triển của trí tuệ nhân tạo tiêu thụ điện khổng lồ và thải ra lượng nhiệt rất lớn. Nhiều ước tính cho rằng phần lớn năng lượng tiêu thụ của các cơ sở này cuối cùng chuyển thành nhiệt dư.Nếu máy bơm nhiệt âm có thể thu gom lượng nhiệt đó, nó có thể được chuyển hóa thành nguồn sưởi ấm cho các tòa nhà lân cận, cung cấp nước nóng hoặc phục vụ các dây chuyền sản xuất. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn góp phần giảm phát thải carbon toàn cầu.
Nhóm nghiên cứu Trung Quốc còn đặt mục tiêu tham vọng hơn: đến năm 2040, họ hy vọng có thể khai thác ánh sáng mặt trời để tạo ra nhiệt độ lên tới 2.372 độ F thông qua hệ thống nhiệt âm. Dù mục tiêu này vẫn cần nhiều kiểm chứng, nhưng nếu đạt được, công nghệ bơm nhiệt bằng sóng âm có thể trở thành giải pháp then chốt để tái chế nhiệt dư thừa trong kỷ nguyên công nghiệp và AI bùng nổ.
Trong tương lai, những thiết bị khuếch đại nhiệt kiểu mới này có thể xuất hiện rộng khắp, âm thầm thu gom nhiệt dư từ các ngành công nghiệp, nhân lượng nhiệt đó lên và chuyển đến những nơi cần sưởi ấm thậm chí là chính ngôi nhà của bạn vào mùa đông.(popularmechanics)
