Giáo sư Wang và hệ thống phát điện dưới lốp xe trên mẫu xe đồ chơi
Nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Wisconsin-Madison phát minh ra máy phát điện kích thước nano (TENG), tích hợp vào lốp xe giúp thu thập dòng điện trong quá trình xe lăn bánh trên mặt đường. Nguyên mẫu đầu tiên đã thu thập được 10,4% mức năng lượng so với ban đầu và con số này còn tiếp tục tăng, hứa hẹn sẽ cùng với hệ thống phanh tái tạo năng lượng và một số công nghệ hiện có giúp tăng cường khả năng vận hành của xe điện hoặc xe hybrid, vốn đang là xu hướng vận chuyển của con người trong tương lai.
Đây là chiếc máy phát điện ma sát đơn cực kích thước nano và được tối ưu hóa dành riêng cho xe hơi. Trên lý thuyết thì cách vận hành của nó cũng tương tự như máy chuyển hóa động năng thành điện năng, chỉ khác ở đây nguồn năng lượng đầu vào là từ ma sát. Nhóm cho biết lượng điện thu thập từ lốp xe sẽ cùng với điện từ hệ thống phanh tái tạo năng lượng, bổ sung vào pin trên xe hơi, tăng cường thời lượng của nó, từ đó giúp xe điện hoặc xe hybrid có quãng đường di chuyển dài hơn. Trên thực tế, máy phát điện ma sát được chế tạo lần đầu tiên bởi kỹ sư Zhong Lin Wang với tuyên bố có thể thu lại 85% trong tổng số năng lượng được dùng.
Hệ thống này đơn giản là thu thập năng lượng tạo ra khi 2 bề mặt khác nhau tiếp xúc và trượt lên nhau. Do đó, nó đòi hỏi quá trình này phải được diễn ra một cách liên tục và lốp xe chính là ứng cử viên sáng giá để áp dụng dạng máy phát điện này (lốp xe và mặt đường liên tục ma sát trong suốt quá trình xe vận hành). Ở nghiên cứu lần này, giáo sư Xudong Wang tại đại học Wisconsin- Madison tuyên bố rằng nguyên mẫu đầu tiên đã thu hồi lại 10,4% lượng năng lượng bỏ ra ban đầu và con số này sẽ tiếp tục tăng trong thời gian tới.
Những dải thu thập điện năng từ ma sát đang được lắp vào bánh xe của 1 chiếc xe đồ chơi trong thử nghiệm
Trong thử nghiệm cùng với hệ thống TENG, nhóm đã dùng trang bị 6 dải vật liệu vào bánh sau của 1 chiếc xe đồ chơi chạy điện với 6 đèn LED gắn trên xe. Kết quả cho thấy năng lượng tạo ra khi xe chuyển động có thể thắp sáng 6 đèn LED và tại thời điểm cực đại, dòng điện tạo ra đạt tới 1,79 mW. Tuy nhiên, lượng điện năng có thể tăng phụ thuộc vào trọng lượng và tốc độ của xe, do đó các nhà nghiên cứu tin rằng lượng năng lượng đầu ra sẽ tăng đáng kể nếu áp dụng cho xe kích cỡ và trọng lượng thực tế. Tất nhiên, xe không thể hoạt động chỉ nhờ vào năng lượng điện từ lốp, nhưng công nghệ này hứa hẹn sẽ trang bị cho những chiếc xe hybrid hoặc chạy điện hoàn toàn, giúp tăng cường thời lượng pin, từ đó tăng quãng đường tối đa mà nó đi được.
Nhóm cho biết rằng có thể xét riêng số điện năng mà lốp xe tạo ra là không nhiều, nhưng trên thực tế thí dụ như mẫu Nissan Leaf sử dụng động cơ 80 kW, 10% năng lượng thu hồi lại được có thể giúp nó đi thêm được tới 12 km - một quãng đường không hề ngắn và con số này đối với Tesla là khoảng 43 km. Sắp tới, nhóm nghiên cứu đang tìm cách mở rộng kích thước của hệ thông TENG ra và tích hợp nó vào những chiếc lốp xe thật, hứa hẹn sẽ áp dụng vào xe hơi trong tương lai không xa.
