Thu hoạch năng lượng từ các đoàn tàu đang di chuyển

Thu hoạch năng lượng từ các đoàn tàu đang di chuyển

    Thu hoạch năng lượng từ các đoàn tàu đang di chuyển
    của Alex Parrish, Virginia Tech

    Harvesting energy from moving trains

    Yang Chen kiểm tra một đường ray thu năng lượng trong Phòng thí nghiệm Công nghệ Đường sắt. Ảnh: Alex Parrish cho Virginia Tech.


    Trung tâm Công nghệ Virginia về Hệ thống và An toàn Phương tiện (CVeSS) và Phòng thí nghiệm Công nghệ Đường sắt muốn khai thác năng lượng được tạo ra bằng cách di chuyển các đoàn tàu và biến năng lượng đó thành điện năng có thể sử dụng được.

    Khoảng 76% tổng số dặm đường ray xe lửa của Mỹ nằm ở các vùng nông thôn thiếu điện cần thiết để vận hành các hệ thống đường sắt thông minh. Các hệ thống thông minh này bao gồm các thiết bị như thiết bị an toàn bên đường, liên lạc không dây và theo dõi sức khỏe. Theo Giám đốc CVeSS Mehdi Ahmadian, việc cung cấp năng lượng cho thiết bị đó có thể là một thách thức. Các tấm pin mặt trời dễ bị hư hỏng hoặc bị đánh cắp và máy phát điện sử dụng khí propan cần được bảo dưỡng và tiếp nhiên liệu.

    Các nhà nghiên cứu tại CVeSS bắt đầu tìm ra một giải pháp lâu bền hơn để cung cấp năng lượng cho các thiết bị này, ngăn chặn hành vi trộm cắp và yêu cầu bảo trì ở mức tối thiểu.

    Nghiên cứu trong sự chuyển động
    Sau vài năm xem xét thiết kế, các nhà nghiên cứu của CVeSS đã tạo ra một loại dây buộc mới thay thế cho loại dây buộc bằng gỗ thông thường và được trang bị để tạo ra năng lượng. Cà vạt công nghệ cao của họ, được đặt bên dưới đường ray, trên cùng là một thanh kim loại nặng gắn trên lò xo. Khi các bánh xe của đoàn tàu đi qua đường ray, trọng lượng của đoàn tàu sẽ đẩy thanh đó xuống, kích hoạt một loạt các bánh răng. Những bánh răng đó làm quay máy phát điện, tạo ra điện, sau đó có thể được lưu trữ trong pin.

    Sau khi phát triển ý tưởng khả thi này, nhóm tiếp theo tạo ra một nguyên mẫu. Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm thành công thiết bị trong phòng thí nghiệm và Ahmadian bắt đầu trò chuyện về công nghệ này với các đối tác quen thuộc trong ngành. Norfolk-Southern đã đồng ý tổ chức triển khai tuyến đường sắt mới trên một đoạn đường ray vào tháng 8 vừa qua. Kể từ lần triển khai đó, nhóm CVeSS đã thu thập dữ liệu để xác định lượng điện năng có thể được tạo ra và những cách tốt nhất để tối ưu hóa thiết kế của thiết bị.

    Một đường ray có mục đích
    Khi đoàn tàu đi qua đường ray, các nhà nghiên cứu đã có một bức tranh rõ ràng hơn về lượng điện mà nó có thể tạo ra và nguồn điện đó có thể được đưa vào sử dụng như thế nào.

    Ahmadian cho biết: “Cứ mỗi bánh xe lửa chạy qua, chúng tôi thu được từ 15 đến 20 watt điện. "Nếu chúng tôi có một đoàn tàu dài với khoảng 200 toa tàu, thì đó là 800 bánh xe, tạo ra 1,6 kilowatt. Khi chúng tôi đã lưu trữ năng lượng đó, chúng tôi có thể sử dụng nó để làm cho đường ray thông minh hơn bằng cách nhúng các cảm biến vào chúng."

    Việc triển khai hệ thống khai thác năng lượng của họ có thể đồng nghĩa với việc mở rộng nhiều hơn các hệ thống cảm biến quan trọng giúp giữ an toàn cho đường sắt.

    Ahmadian cho biết: "Khả năng giám sát đường đua bằng công nghệ đó hầu như không có, không phải vì chúng tôi không có công nghệ mà vì rất khó để mang điện đến những địa điểm xa xôi nơi cần đến những công nghệ đó". "Nếu chúng tôi tiếp tục thành công, đây hứa hẹn sẽ là một bước nhảy vọt trong việc mang lại khả năng tiếp cận điện cho đường ray."

    Nghiên cứu được phát triển cho dự án này đã được xuất bản trên Applied Energy và kỷ yếu của Hội nghị đường sắt chung ASME/IEEE.

    Zalo
    Hotline