Tháng 09, 2018
Thứ ba
Thứ Hai, ngày 19/10/2015 18:16 PM (GMT+7)

Chế tạo xe 3D có thể cấp điện cho... nhà 3D

Một nhóm nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge (ORNL) của Bộ Năng lượng Mỹ đã tạo ra một mô hình mới giúp kết nối cách thức chúng ta cấp nguồn điện cho nhà ở và xe cộ.

Với tên gọi AMIE (sản xuất bồi đắp cùng năng lượng tích hợp), nền tảng mới này bao gồm công nghệ đặc biệt cho phép một dòng năng lượng hai chiều lưu chuyển giữa một ngôi nhà và một chiếc xe. Nói cách khác, ngôi nhà có thể nạp nhiên liệu cho chiếc xe và chiếc xe có thể nạp nhiên liệu cho căn nhà.  

Hơn nữa, ORNL còn sử dụng công nghệ in 3D để tạo ra ngôi nhà và chiếc xe, trước khi thử nghiệm thành công hệ thống năng lượng mới.

Chế tạo xe 3D có thể cấp điện cho... nhà 3D - 1

Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một mô hình mới giúp kết nối cách thức chúng ta cấp nguồn điện cho nhà ở và xe cộ.

Chế tạo xe 3D có thể cấp điện cho... nhà 3D - 2

Nền tảng mới AMIE này bao gồm công nghệ đặc biệt cho phép một dòng năng lượng hai chiều lưu chuyển giữa một ngôi nhà và một chiếc xe.

Roderick Jackson của ORNL - người lãnh đạo dự án mô phỏng AMIE trao đổi với Gizmag rằng: “Trong dự án mô phỏng AMIE, chúng tôi cố gắng minh họa triển vọng tương lai của chúng ta sẽ như thế nào nếu chúng ta chia sẻ các dòng năng lượng cho các tòa nhà và hoạt động vận tải, sử dụng ‘AMIE’ như một công cụ để thúc đẩy sự đổi mới sáng tạo nhanh chóng. Những thách thức mà chúng ta đối mặt không thể chờ đợi các chu kỳ đổi mới hiện đang tồn tại, cho hệ sinh thái năng lượng của các tòa nhà và chiếc xe của chúng ta. Những thách thức này bao gồm sự cố mất điện do các sự kiện thời tiết khắc nghiệt, sự thiếu năng lượng trên toàn cầu và sự tái tạo không liên tục”.

AMIE đã giới thiệu hệ thống điện hai chiều cấp độ 2 (6,6 kW) đầu tiên trên thế giới. Đó là một ngôi nhà được gắn hệ thống quang điện mặt trời 3,2 KW linh hoạt. Hệ thống sau đó được kết hợp với pin xe điện, cung cấp nguồn lưu trữ và phát năng lượng tái tạo. Năng lượng có thể lưu chuyển theo hai hướng giữa ngôi nhà và chiếc xe thông qua một hệ thống truyền tải không dây. Điều này cũng đồng nghĩa là chiếc xe có thể cấp năng lượng cho ngôi nhà khi mặt trời lặn hoặc trong thời gian có mây che phủ. 

Chế tạo xe 3D có thể cấp điện cho... nhà 3D - 3

Ngôi nhà được gắn một hệ thống quang điện mặt trời 3,2 KW linh hoạt. Hệ thống này sau đó được kết hợp với pin xe điện, cung cấp nguồn lưu trữ và phát năng lượng tái tạo.

Theo một chiều thì ngôi nhà AMIE có thể sạc pin xe hơi và theo chiều ngược lại, chiếc xe có thể nạp điện AMIE”, Jackson nói. “Hiệu năng của hệ thống truyền điện không dây hai chiều (BWPT) là khoảng 85%. BWPT sử dụng một công nghệ cộng hưởng cho phép đạt mức hiệu suất cao hơn thông qua các khoảng trống lớn hơn”.

ORNL đã làm việc cùng với phòng kiến trúc Skidmore, Owings & Merrill để xây dựng ngôi nhà 210 ft vuông (19,5 m2). Cấu trúc nhà chỉ có 01 phòng được xây dựng nhờ sử dụng những bộ phận được in 3D và có đặc trưng là các đường cong và các tấm cách ly chân không với chi phí thấp.

Chế tạo xe 3D có thể cấp điện cho... nhà 3D - 4

 

Cấu trúc nhà phòng đơn được xây dựng nhờ sử dụng những bộ phận được in 3D và có đặc trưng là các đường cong và các tấm cách ly chân không cới chi phí thấp.

Ngôi nhà được trang bị mẫu vi bếp thông minh (micro-kitchen) do GE FirstBuild phát triển và hệ thống quang điện trên mái nhà được kết nối với pin từ xe điện Fiat 500E đã được sử dụng trước đó. 

Chế tạo xe 3D có thể cấp điện cho... nhà 3D - 5

Các chi tiết của mẫu vi bếp thông minh (micro-kitchen).

Một trong những tính năng tiết kiệm năng lượng thú vị là tấm cách ly khí quyển có điều chỉnh (MAI) mới do NanoPore phát triển với hiệu quả năng lượng cao hơn khoảng 7 lần so với cách ly bằng tường truyền thống”, Jackson tiết lộ.

Vật liệu tổng hợp nhựa ABS có gia cố bằng sợi carbon được sử dụng để in khoảng 80% thành phần ngôi nhà và 30% thành phần chiếc xe. Việc nhóm nghiên cứu có thể xây dựng cấu trúc nhà bằng cách sử dụng công nghệ 3D đồng nghĩa với việc các chi tiết thiết kế có thể được kiểm nghiệm mà không làm mất thời gian hoặc tiến độ công việc. Nó cũng có nghĩa là họ có thể tạo ra các mẫu hình dạng cong và các chi tiết riêng biệt hoàn toàn phù hợp mà không bị hạn chế của những kỹ thuật xây dựng truyền thống.

Chế tạo xe 3D có thể cấp điện cho... nhà 3D - 6

Vật liệu tổng hợp nhựa ABS có gia cố bằng sợi carbon được sử dụng để in khoảng 80% thành phần ngôi nhà.

Giám đốc Bộ phận khoa học năng lượng và giao thông vận tải của ORNL, Johney Green Jr, nói với Gizmag rằng: “Khả năng của chúng tôi trong việc kiểm tra mẫu thiết kế và điều chỉnh cho phù hợp về quy mô và theo thời gian thực, giúp tạo thuận lợi cho một quá trình ‘đổi mới nhanh chóng’ mà có thể cách mạng hóa cách chúng ta tiếp cận việc xây dựng và thiết kế tòa nhà”.

Những chiếc xe đa năng in 3D có nét đặc trưng là hệ thống truyền động điện dạng lai (hybrid), sử dụng khí đốt để mở rộng phạm vi hoạt động của xe. Nhờ việc tạo ra chiếc xe với các bộ phận cấu thành in 3D, diện mạo của chiếc xe có thể được điều chỉnh với các bộ phận thân xe mới như mong muốn. 

Chế tạo xe 3D có thể cấp điện cho... nhà 3D - 7

Những chiếc xe đa năng in 3D có hệ thống truyền động điện dạng lai (hybrid), sử dụng khí đốt để mở rộng phạm vi hoạt động của xe.

Mặc dù trọng lượng của xe hiện gần 4.010 pound (1.819 kg), nghiên cứu bổ sung sẽ hướng tới phát triển một phiên bản trọng lượng nhẹ. ORNL cũng hy vọng sẽ thử nghiệm các động cơ đốt ngoài như động cơ Stirling; các động cơ đốt trong hiệu quả cao với nhiên liệu sinh học, tế bào nhiên liệu hydro và các thiết bị lưu trữ năng lượng tiên tiến, chẳng hạn như pin sạc dòng (flow batteries) và pin có thể thay thế.

Green cho biết: “Các máy phát năng lượng được sử dụng trong cấu hình hiện tại là một máy phát khí đốt động cơ đốt trong rất nhỏ”. “Động cơ/máy phát nhỏ 5,5 kW này là một ví dụ về sự thu gọn nhỏ nhất có thể với những cấu hình xe điện được mở rộng phạm vi. Ngoài sự mở rộng về phạm vi đối với xe đa năng được in ra, động cơ/máy phát được điều chỉnh kích cỡ lý tưởng để cung cấp điện cho các tòa nhà nhỏ như tòa nhà AMIE được in ra”.

Nguyên mẫu hiện tại được thiết kế không phải tập trung vào tốc độ và hiệu suất tối ưu, mà chủ yếu để chứng minh các khả năng của AMIE.

Green tiếp tục nói: “Những chiếc xe đa năng được in ra hiện được định hình với một pin 14 kWh và với trọng lượng hiện tại nó cho phép lái xe trong thành phố một phạm vi 35 dặm hoàn toàn bằng điện và đạt tốc độ tối đa phù hợp cho sử dụng đường cao tốc (~ 60 mph)”. “Chúng ta có thể điều chỉnh cấu hình xe để nó có thể đạt những đặc tính hiệu suất khác nhau. Phạm vi hoạt động của xe phụ thuộc vào lượng nhiên liệu được trang bị và tốc độ của xe phụ thuộc vào cấu hình hệ thống truyền động”.

ORNL hiện đang xem xét tùy chọn về biến các kế hoạch trên thành nguồn mở và đã có thảo luận về một AMIE 2.0, tích hợp những cải tiến và bài học kinh nghiệm từ AMIE 1.0.

Chúng tôi chưa hoàn thành các kế hoạch để đưa các hồ sơ thiết kế vào phạm vi công cộng, nhưng đó là điều đáng xem xét”, Jackson cho biết. "Chúng tôi hy vọng rằng dự án này sẽ truyền cảm hứng cho những người khác để đặt ra các giả thuyết nghiên cứu và sử dụng công nghệ để thúc đẩy đổi mới sáng tạo”.

Hà Phúc (Gizmag)

Tin đọc nhiều

KHCN tuần qua: Tàu hydro đi vào hoạt động, Phát hiện hành tinh mới gần Trái Đất Phát minh tủ thông minh tự gấp và phân loại quần áo, phát...
Những sản phẩm 'độc, lạ' bán chạy tại Chợ phiên khởi nghiệp Những gian hàng trưng bày các sản phẩm nông nghiệp “đắt...
Cách khôi phục lại các ứng dụng đã xóa trên Android Chỉ với vài thao tác đơn giản, bạn hoàn toàn có thể phục hồi...
Tự tin, quyết đoán hơn khi làm việc trong một dự án khởi nghiệp "mini" Đó là chia sẻ của nhiều bạn sinh viên sau khi tham gia khóa...