Tàu đệm từ tốc độ hơn 600 km/h đang chạy ở Thanh Đảo. Ảnh: CGTN
Hiệu suất năng lượng của một thiết bị sạc không dây thông thường cho điện thoại thông minh vào khoảng 50%. Khi sạc cho xe điện đang chạy bằng bộ phát bên đường, gần 80% năng lượng bị thất thoát, theo các thí nghiệm gần đây. Nhưng một tàu đệm từ ở thành phố Thanh Đảo thuộc tỉnh Sơn Đông phía đông Trung Quốc được thiết kế để di chuyển ở tốc độ tối đa 600 km/h trong lúc lơ lửng bởi lực từ, có thể thu điện từ cuộn dây phát ở đường ray với hiệu suất 92,4%.
Kết quả thí nghiệm cho thấy công nghệ truyền điện không dây dựa trên nghiên cứu của những nhà khoa học và kỹ sư trên khắp thế giới trong vài thập kỷ qua giờ đây khả thi với giao thông đường sắt, theo người đứng đầu dự án là Wu Donghua ở công ty CRRC Thanh Đảo Tứ Phương. Wu và cộng sự công bố nghiên cứu trên tạp chí của Đại học Giao thông Tây Nam.
Cung cấp điện là thách thức kỹ thuật lớn trong công nghệ tàu đệm từ cao tốc. Dù tàu được đẩy về phía trước bằng lực từ, phần lớn thiết bị trên tàu cần dùng điện. Bộ pin dùng làm nguồn điện dường như quá lớn và nặng nề, còn các đường dây không thể chịu được nhiệt độ và độ mài mòn ở tốc độ cao.
Động cơ tuyến tính, phương pháp cung cấp điện không dây truyền thống sử dụng trên tàu đệm từ của Nhật và Đức, có thể sản xuất điện ở tốc độ cao thông qua thu thập năng lượng trực tiếp từ lực từ. Tuy nhiên, nhiễu loạn điện xảy ra trong khoảng cách hẹp giữa tàu và đường ray có thể khiến hiệu suất truyền điện giảm hơn 50%. Khi tàu dừng ở ga, động cơ tuyến tính không thể tạo ra điện.
Hệ thống truyền điện không dây do nhóm nghiên cứu của Wu phát triển hoạt động giống bếp từ. Hệ thống của họ được thiết kế để biến đổi dòng điện trực tiếp thành từ trường với cuộn dây đồng gắn ở mặt bên của đường ray. Khi tàu chạy qua cuộn dây tích điện. Một ăngten ở đáy tàu lướt xuyên qua từ trường và sản sinh điện trong quá trình cảm ứng.
Việc biến ý tưởng thành hiện thực không dễ dàng do từ trường tạo thêm có thể ảnh hưởng từ lực từ đẩy tàu về phía trước. Một lượng lớn lực từ cũng thất thoát vào môi trường, làm giảm hiệu suất truyền điện. Để khắc phục những trở ngại này, Wu và cộng sự tập trung vào những chi tiết nhỏ hơn thường bị bỏ qua như hình dáng của ăngten nhận tín hiệu và phát triển thiết kế chưa từng có trước đây.
Công nghệ mới có thể cung cấp hơn 170 kW điện cho tàu ở mọi tốc độ, vượt cả nhu cầu từ phần cứng điện tử trên nguyên mẫu một toa. Khó khăn khi sạc một con tàu chạy ở 600 km/h nằm ở cung cấp điện cho cuộn dây, vốn cần ít nhất một giây. Cuộn dây mà Wu và cộng sự phát triển dài hơn 20 m và con tàu có thể chạy qua trong chớp mắt.
Nhóm nghiên cứu cho biết công nghệ họ đề xuất đòi hỏi hệ thống điều khiển cực mạnh và chính xác để bật cuộn dây ngay trước khi tàu đến và tắt đi sau khi tàu đi qua. Nếu không, hiệu suất truyền điện sẽ giảm đáng kể. Do khoảng cách giữa các cuộn dây, tàu cũng cần hệ thống quản lý năng lượng tốt để đảm bảo nguồn cung cấp điện liên tục và ổn định.
An Khang (Theo SCMP)