Tìm kiếm nguồn điện sẵn có không phát thải để thay thế động cơ xăng hoặc dầu diesel, mang lại những ứng dụng mới cho nguồn điện di động.
Theo thống kê của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE), các khách hàng sử dụng điện của Hoa Kỳ đã trải qua hơn 8 giờ mất điện vào năm 2020. Nói chung, khi nguồn điện bị tắt, nguồn điện di động có thể được bật lại. Theo truyền thống, các nguồn năng lượng di động đến từ máy phát điện chạy bằng động cơ đốt trong chạy bằng xăng (đôi khi là dầu diesel hoặc khí tự nhiên). Một vấn đề lớn đối với các máy phát điện nhiên liệu hóa thạch chi phí thấp, công suất cao và dễ vận chuyển là chúng gây ra khí thải nhà kính (GHG) trong quá trình vận hành.
Việc chuyển đổi từ nhiên liệu hóa thạch sang nguồn năng lượng di động mở ra các lĩnh vực cho nhiều ứng dụng có quy mô lớn hơn so với các máy phát điện chạy xăng từng được cung cấp. Pin tiên tiến có thể cung cấp điện cho mọi thứ, sử dụng các tấm pin mặt trời và tua-bin gió nhỏ để sạc pin và thậm chí sử dụng pin nhiên liệu để chuyển đổi hydro thành điện để sử dụng trong tự nhiên. Đây đều có thể là những cách để phát triển khái niệm điện di động.
Chúng tôi tin rằng công nghệ nguồn di động tiên tiến có thể đáp ứng nhiều thách thức khác nhau. Chúng tôi tập trung vào chín ứng dụng khác nhau và giới thiệu các giải pháp xanh, sạch và an toàn mới.

Cấp điện khẩn cấp
Cung cấp năng lượng trong thời gian mất điện là ứng dụng nguồn di động quen thuộc nhất đối với chủ nhà. Nhiều trong số này được cung cấp bởi động cơ đốt trong, chạy bằng khí tự nhiên và sẽ tự động bật khi lưới điện bị cắt. Trên thực tế, chúng có thể chạy miễn là có đủ nhiên liệu và đủ lớn để chạy tủ lạnh và tủ đá, đèn điện và tivi, thậm chí cả hệ thống sưởi và điều hòa không khí bơm nhiệt. Thật không may, chúng tạo ra rất nhiều khí thải nhà kính.
Việc thay thế hệ thống máy phát điện truyền thống có thể được thực hiện theo nhiều cách. Pin lớn, chẳng hạn như Tesla Powerwall, có thể là một phần của hệ thống thiết bị gia dụng. Trong những trường hợp bình thường, pin được sạc đầy bằng năng lượng do lưới điện cung cấp. Nếu mất điện, tấm pin sẽ cung cấp điện cho gia đình và không phát thải khí nhà kính. (Trừ điện lưới tạo ra để nạp cho hệ thống ắc quy)
Do hệ thống phát điện động cơ đốt trong không tạo ra khí thải độc hại nên nguồn điện từ pin có thể chạy trong nhà mà không gây ra tiếng động. Tuy nhiên, nhược điểm là cần có pin lớn và đắt tiền để cung cấp năng lượng cho các thiết bị có lực kéo lớn như máy điều hòa không khí hoặc máy bơm nhiệt. Tuổi thọ sạc của các loại pin này chỉ là một vài giờ. Sau khi có điện trở lại, việc sạc chúng từ lưới điện cũng là một quá trình dài, mất nhiều giờ. Cũng có thể dùng tấm pin năng lượng mặt trời để sạc, kể cả khi mất điện lưới, sạc trong điều kiện đủ ánh sáng mặt trời thì tổng thời gian hoạt động của hầu hết các tấm pin mặt trời sẽ chỉ tăng thêm vài giờ.

quân đội


Quân đội Hoa Kỳ đã nhận ra rằng việc triển khai các hệ thống năng lượng di động tiên tiến là một chiến lược cứu người. Một trong những nhiệm vụ nguy hiểm nhất đối với những người lính trong lãnh thổ của kẻ thù là lái các đoàn xe đến các căn cứ và tiền đồn. Bom và các thiết bị nổ khác (IED) đặt trên đường cao tốc có thể phá hủy toàn bộ xe chở dầu, gây thương tích nặng hoặc tử vong cho người lái xe và các thành viên trong nhóm. Ngoài việc sử dụng máy phát điện diesel để cung cấp năng lượng cho căn cứ, năng lượng mặt trời hoặc năng lượng gió cũng có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho trại vào ban đêm hoặc khi không có gió. Nguồn điện dư thừa được lưu trữ trong hệ thống pin được sử dụng để cung cấp năng lượng cho trại. Năng lượng tái tạo làm giảm đáng kể số lượng các đội nhiên liệu cần được vận chuyển và cải thiện độ an toàn.
Một công dụng khác của nguồn điện di động là trở thành thiết bị cung cấp điện di động cho binh lính trên chiến trường. Một người lính hiện đại cần mang trang bị nặng từ 120 đến 200 pound (54,43 đến 90,72 kg). Ngoài vũ khí, đạn dược và áo giáp, bộ binh Lục quân Mỹ còn phải mang theo những khẩu đội nặng tới 25 pound (11,34 kg). Nguồn pin có thể cung cấp năng lượng cho dù trong thiết bị nhìn ban đêm hay liên lạc vô tuyến, thậm chí cả điện thoại thông minh, máy tính bảng và các công nghệ hệ thống định vị toàn cầu mới. Nhu cầu điện hiện tại là khoảng 12 watt, dự kiến ​​​​sẽ tăng gấp đôi vào năm 2025.
Do trọng lượng nhẹ hơn và mật độ năng lượng cao hơn, pin lithium gần như đã thay thế các loại pin khác mà binh lính mang theo trong vài thập kỷ qua. Pin sơ cấp lithium-sulfur dioxide có thời hạn sử dụng lâu và dễ bảo quản, đồng thời có thể được sử dụng trong các thiết bị điện tử như GPS và liên lạc không dây. Pin lithium-ion có thể sạc lại có thể được sử dụng trong đài chiến thuật, thiết bị tạo ảnh nhiệt, sóng nhiễu radar điện tử (ECM), biện pháp hỗ trợ điện tử băng tần radar (ESM) và máy tính xách tay.

ngành kiến ​​​​trúc

Bạn có thể thấy và nghe thấy nguồn cấp điện di động dưới dạng công cụ chạy bằng pin lithium-ion ở bất kỳ nơi công cộng nào. Bộ pin lithium-ion có thể sạc lại có sẵn cho mọi máy khoan cầm tay, cưa, đèn điện và máy mài phẳng. Các bộ pin này thường có thể hoán đổi cho nhau giữa các thiết bị được sản xuất bởi cùng một nhà sản xuất.
Những công cụ điện này thường được sạc bằng máy phát điện chạy xăng, nhưng các tùy chọn mới đã xuất hiện gần đây. Ví dụ, xe bán tải hybrid Ford F-150 PowerBoost có hệ thống Pro Power trên xe có thể cung cấp 2,4 kilowatt hoặc 7,2 kilowatt điện tùy chọn. Có tới 4 giao diện đầu ra nguồn 120V20A và một giao diện đầu ra nguồn 240V30A 7,2 kilowatt trong nội thất của chiếc xe bán tải. Ford chỉ ra rằng hệ thống tích hợp Pro Power 7,2 kilowatt có thể cung cấp năng lượng cho các xưởng chế tạo thân xe bằng kim loại bao gồm máy cắt plasma, máy hàn TiG, cưa cắt, máy nén khí, máy mài bề mặt và đèn làm việc.

Nông nghiệp/làm vườn

Máy kéo chạy bằng động cơ diesel hạng nặng được sử dụng trong nông nghiệp và xây dựng hiện là mục tiêu điện khí hóa của những gã khổng lồ trong ngành như John Deere và Mahindra. Làm việc cả ngày trên cánh đồng lầy lội hoặc những khu vực rất gồ ghề (sáu giờ cho một lần sạc), máy kéo điện có thể mang theo bộ pin lithium-ion rất lớn (150KW/h trở lên) và có thể được sạc nhanh nhất có thể để đảm bảo sử dụng.

Một mục tiêu khác của các công ty lớn là xe điện tự lái. Những chiếc xe điện tự trị này sẽ có thể trồng trọt, gieo hạt, bón phân và phun thuốc cho đất nông nghiệp mà không cần sự hiện diện của người lái.

Ngoài việc giảm lượng khí thải, hệ thống truyền động điện còn bền hơn động cơ diesel, do đó giảm chi phí bảo trì và thời gian ngừng hoạt động do hỏng hóc cơ khí.

Các thiết bị pin di động cũng đã được sử dụng trong sân nhà và chợ vườn. Không có gì khó chịu hơn tiếng ồn do quạt chạy bằng xăng gây ra. May mắn thay, máy thổi điện đã có mặt trên thị trường hơn 10 năm và chúng có thể được sử dụng trong 30 đến 90 phút với bộ pin lithium-ion. Mặc dù điều này là đủ cho hầu hết các chủ nhà, bộ pin cần thiết cho người dùng thương mại có thể tồn tại lâu hơn. Trong bước tiếp theo, máy thổi điện sẽ trở thành hướng phát triển.

Máy cắt cỏ điện không dây ban đầu gặp phải những hạn chế giống như nhiều thiết bị chạy bằng pin, nhưng sự ra đời của pin lithium-ion đã mang đến cho chủ nhà những chiếc máy thiết thực hơn. Máy cắt cỏ chạy điện vượt trội hơn nhiều so với máy cắt cỏ chạy bằng xăng về tiếng ồn và khí thải nhà kính.

cắm trại

Tiếng ù ù của máy phát điện ở khu cắm trại thậm chí còn tệ hơn. Nhà di động và xe kéo cắm trại có thể mang lại không gian thoải mái, nhưng tất cả những điều này có thể đạt được mà không cần nguồn điện. Không có hệ thống điện bờ, động cơ chỉ có thể chạy bằng dầu diesel, xăng hoặc khí tự nhiên, gây tiếng ồn và ô nhiễm môi trường.
Thay vào đó, chúng ta có thể sử dụng các trạm phát điện di động. Loại trạm phát điện này có kích thước tương tự như lò vi sóng và là một cục pin sạc lớn có thể được sạc bằng dòng điện gia dụng hoặc kết nối với lưới điện mặt trời di động.
Trạm phát điện di động có thể cung cấp đủ năng lượng cho các ứng dụng nhỏ trong thời gian ngắn mà không gây ra tiếng ồn và khói do máy phát truyền tải tạo ra.

sự kiện lớn

Các sự kiện lớn đòi hỏi rất nhiều quyền lực. Chẳng hạn, từ ngày 24 đến ngày 26 tháng 9 năm 2021, giải gôn Ryder Cup (Ryder Cup) lần thứ 43 sẽ được tổ chức tại sân gôn Whistling Straits ở Wisconsin, Hoa Kỳ. Hơn 100 cơ sở như cung cấp điện, sưởi ấm và làm mát được yêu cầu tại chỗ, bao gồm cả gian hàng và phục vụ ăn uống. Lễ tân, màn hình video lớn cho khán giả, tòa nhà điều hành, cửa hàng chơi gôn dành cho giải vô địch PGA, gian hàng quốc tế và lễ khai mạc và bế mạc.
Để đáp ứng nhu cầu điện, 100 máy phát điện đã được lắp đặt để tạo ra tổng công suất 23.000 kilowatt. Một máy phát điện propan 20 kilowatt đã thay thế máy phát điện diesel truyền thống trong văn phòng Ryder Cup, giúp giảm 19 tấn carbon dioxide. Khí thải và giảm 30% chi phí nhiên liệu.
Ngoài ra, bốn pin 30 kilowatt được chuẩn bị để sử dụng vào ban ngày, có thể giảm thiểu thời gian sử dụng động cơ, giữ độ ồn ở mức tối thiểu để người hâm mộ có thể xem trận đấu tốt hơn và cũng có thể giảm thêm 24 tấn lượng khí thải carbon dioxide.

môi trường biển

Tàu cần năng lượng đặc biệt vì môi trường biển ẩm ướt và thường có muối có thể gây hư hỏng nghiêm trọng cho các thiết bị điện tử hàng hải. Ở quy mô thương mại, ô nhiễm không khí ở các cảng là một vấn đề môi trường chính, ví dụ, ô nhiễm ảnh hưởng trực tiếp đến cư dân lân cận. Do đó, tàu điện và máy móc cảng đã nhận được sự quan tâm lớn.
Du thuyền cũng cần rất nhiều điện vì chúng được trang bị radio, hệ thống định vị toàn cầu và các thiết bị định vị khác, radar, máy đo âm thanh và nhiều thiết bị giải trí, điều hòa không khí và sưởi ấm. Pin của tàu truyền thống được sạc bằng máy phát điện trên động cơ đang chạy. Tuy nhiên, các tấm pin mặt trời được lắp đặt trên boong và đỉnh của vỏ bọc để cung cấp khả năng sạc mà không tạo ra khí thải nhà kính. Một số thuyền buồm đã loại bỏ hoàn toàn động cơ xăng hoặc dầu diesel, thay vào đó sử dụng động cơ điện với cụm pin lithium-ion. Bộ pin Li-ion có thể được sạc bằng năng lượng mặt trời hoặc sử dụng động cơ điện làm máy phát điện trong quá trình chèo thuyền.

Thuốc

Chúng ta thường không coi pin được sử dụng trong thiết bị y tế là nguồn năng lượng di động, nhưng mọi thứ từ máy trợ thính đến máy điều hòa nhịp tim đều có thể di động được. Một bộ hóa chất pin hoàn chỉnh được sử dụng cho mục đích y tế, bao gồm pin niken-crom (Ni-Cd), pin niken-hydrua kim loại (NiMH) và pin kiềm-mangan (alkaline-mangan). Nhiều thiết bị y tế sử dụng pin tiểu không sạc được. Ví dụ, pin kẽm-không khí thường được sử dụng trong máy trợ thính. Những loại pin dùng một lần này có thể cung cấp mật độ năng lượng cao, trọng lượng nhẹ và chi phí sản xuất tương đối thấp. Những vật liệu này tương đối an toàn để xử lý trong môi trường.
Pin lithium-ion ngày càng trở nên phổ biến hơn khi được lựa chọn cho xe điện, sản phẩm điện tử cá nhân và thiết bị lưu trữ năng lượng cho quy mô lưới điện ngày càng tăng. Medtronic là một công ty khác đã sẵn sàng chấp nhận pin lithium-ion từ năm 2004. Tất cả pin sạc của Medtronic đều là pin lithium-ion. Công ty sử dụng hệ thống sạc cảm ứng có thể đeo trên người bệnh nhân và sạc qua da.
Trong một thời gian dài, tính đặc thù của pin y tế đã làm tăng chi phí phát triển và sản xuất. Với sự phát triển mạnh mẽ hiện nay của các loại pin được cải tiến liên tục, mạnh hơn và đáng tin cậy hơn, đặc biệt là pin lithium-ion, cho các ứng dụng trong thiết bị điện tử cá nhân và xe điện, thị trường pin y tế sẽ được hưởng lợi.

du lịch

Các thiết bị định vị cầm tay, chẳng hạn như Hệ thống định vị toàn cầu, giúp nhiều loại hình đi bộ đường dài và đi xe đạp ngoài trời trở nên an toàn hơn. Ngoài ra, đèn hiệu định vị khẩn cấp di động và điện thoại vệ tinh có thể cứu mạng người trong các tình huống khẩn cấp. Đèn hiệu định vị khẩn cấp di động và điện thoại vệ tinh có khả năng hoạt động đáng tin cậy thông qua bộ pin lithium-ion, đây là kết quả của sự phát triển của máy tính cá nhân và các thiết bị điện tử khác.
Hệ thống sạc cho phép sạc điện thoại thông minh, nhưng chỉ với khối lượng bỏ túi giúp hành trình trở nên dễ dàng hơn.