DARPA lập kỷ lục thế giới: Truyền tải điện không dây bằng laser hơn 8,6km

Một cơ quan quốc phòng của quân đội Mỹ vừa thực hiện một bước đột phá lớn: truyền tải năng lượng không dây bằng laser qua khoảng cách 8,6 km trong 60 giây. Điều này đánh dấu khoảng cách xa nhất đạt được trong truyền tải điện không dây bằng laser từ trước đến nay.

Cơ quan này đã sử dụng chùm tia laser hồng ngoại để truyền 800 watt điện, tương đương lượng năng lượng cần thiết để cấp nguồn cho một lò vi sóng hoặc tủ lạnh nhỏ.

DARPA lập kỷ lục: Truyền 800W qua 8,6km, công nghệ POWER tiên phong

Truyền tải điện mà không cần cáp đã là giấc mơ của nhân loại từ lâu, đặc biệt sau khi Nikola Tesla cống hiến những ngày cuối đời cho mục tiêu này. Kể từ đó, nhiều công ty cũng đã bắt đầu tìm kiếm các công nghệ hiện thực hóa khả năng này.

Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến Quốc phòng Hoa Kỳ (DARPA) đã đạt được một cột mốc quan trọng, khẳng định vị thế dẫn đầu trong nghiên cứu này. Cơ quan này đã truyền tải thành công 800 watt điện qua khoảng cách 8,6 km trong 30 giây, sử dụng công nghệ laser. Với thành tựu này, chương trình POWER (Persistent Optical Wireless Energy Relay) của DARPA đã thiết lập kỷ lục về khoảng cách truyền tải không dây tối đa cho đến nay.

Hệ thống sử dụng một chùm tia laser hồng ngoại được lấy nét chính xác, hướng vào một bộ thu nhỏ gọn đặt trên mặt đất. Bộ thu sử dụng một gương parabol để tập trung ánh sáng laser đến một bộ tế bào quang điện (PV), chuyển đổi năng lượng laser thành điện năng. Thiết kế này được chọn vì sự đơn giản, khả năng sản xuất nhanh chóng (được xây dựng trong chưa đầy ba tháng) và khả năng duy trì căn chỉnh chùm tia trên khoảng cách dài với sự phân tán hoặc tán xạ khí quyển tối thiểu.

Hệ thống dựa vào quang học thích ứng và cơ chế điều khiển chùm tia để ổn định laser trên khoảng cách dài và bù đắp nhiễu loạn khí quyển, nhằm đảm bảo thu năng lượng thành công. Các tế bào PV được tối ưu hóa cho bước sóng laser cụ thể được sử dụng, cho phép hiệu suất chuyển đổi khoảng 20%, đây là mức tương đối cao nếu xét khoảng cách truyền tải và các giới hạn an toàn laser. Mặc dù ở tầm xa, chùm tia vẫn giữ đủ độ kết nối và mật độ năng lượng để truyền hơn 1 megajoule năng lượng chỉ trong 30 giây.

Cơ quan này đã đạt được một số cột mốc trong lĩnh vực này. Ví dụ, vào cuối năm 2024, cơ quan đã truyền 230 watt qua 1,7 km trong 20 giây và thử nghiệm khoảng cách 3,7 km.

Tiềm năng và những bước tiến tiếp theo

Tuy nhiên, các công ty khác cũng đã đạt được những cột mốc khác. PowerLight Technologies đã trình diễn truyền tải hồng ngoại 400 watt qua 1 km, nhưng truyền năng lượng liên tục trong hơn 12 giờ. Tương tự, Emrod ở New Zealand đã truyền khoảng 2 kilowatt qua vài trăm mét, nhưng đạt hiệu suất khoảng 97%, sử dụng công nghệ vi sóng.

Cuộc trình diễn này là một phần của Giai đoạn 1 của dự án POWER, bao gồm ba giai đoạn. Cơ quan hiện đang nghiên cứu hoàn thiện hướng đi của chùm tia, cải thiện hiệu chỉnh sóng mặt và giảm tổn thất trong quá trình chuyển đổi.

Đối với các giai đoạn tiếp theo, chương trình nhằm mục tiêu mở rộng quy mô hệ thống, để cung cấp tới 10 kilowatt điện quang học, vượt qua khoảng cách lên đến 200 km. Lượng năng lượng này tương đương để cấp nguồn cho một trung tâm dữ liệu nhỏ đến trung bình. Khám phá này hứa hẹn mở ra một kỷ nguyên mới cho việc cấp điện không dây, đặc biệt trong các ứng dụng quân sự và các khu vực khó tiếp cận.