Xây dựng những hệ thống nhúng hiệu quả năng lượng với công nghệ mới

Để tối đa hoá hiệu quả sử dụng một thiết bị điện, hệ thống nguồn phải được thiết kế sao cho có điện áp ở mức phù hợp nhất với từng trạng thái hoạt động của thiết bị. Tuy nhiên, nguồn cung năng lượng từ pin lại luôn có điện áp cố định, điều này gây lãng phí nhiều năng lượng ngay cả khi thiết bị không được dùng đến. Để thay đổi tình trạng này, việc sở hữu một bộ chuyển đổi điện năng là điều hết sức cần thiết. Hiểu được nhu cầu đó, các kỹ sư ngành điện và máy tính tại Đại học North Carolina đã phát triển một công nghệ mới có khả năng tạo ra các hệ thống nhúng hiệu quả năng lượng chi phí thấp cho nhiều ngành công nghiệp, từ sản xuất nhiệt điện đến xe hơi.

Cụ thể, họ đã thiết kế nên một bộ chuyển đổi điện năng mới gồm hai phần: "thang năng lượng" và "bộ điều khiển". "Thang năng lượng" được coi là phần cứng, có nhiệm nhiệm vụ lưu trữ và truyền năng lượng, trong khi phần mềm - "bộ điều khiển" có chức năng chuyển đổi sẽ căn cứ vào sự thay đổi về nhu cầu điện năng của ứng dụng để lựa chọn "bậc thang" hợp lý và tiết kiệm nhất.

Xét về nguyên lý, bộ chuyển đổi năng lượng trên nền tảng hệ thống nhúng này có nhiều nét tương động với công nghệ cảm biến nhiệt, độ ẩm, ánh sáng và hồng ngoại vốn đã được ứng dụng nhiều trong các toà nhà hiện nay, tuy nhiên, đây lại là lần đầu điên nguyên lý này được thực hiện thành công trong lĩnh vực công nghiệp.

Hơn thế, cũng theo các nhà khoa học tại Đại học North Carolina, ưu điểm của công nghệ này còn nằm ở khả năng tính toán nhu cầu tiêu thụ năng lượng theo thời gian thực và sự tích hợp các phần mềm chuyển đổi năng lượng trên cùng một con chip. Nhờ vậy, các phần mềm khác trên hệ thống sẽ không bị ảnh hưởng bởi hoạt động chuyển đổi năng lượng của bộ chuyển đổi. Đồng thời, "điều này sẽ giúp loại bỏ sự cần thiết phải trang bị một bộ xử lý riêng biệt hoặc mạch điều khiển trên bộ điều khiển năng lượng, từ đó giảm thiểu tối đa chi phí lắp đặt và tạo nên những hệ thống nhúng nhỏ hơn, nhẹ hơn và linh hoạt hơn."

Kết quả thử nghiệm cho thấy, bộ chuyển đổi năng lượng mới của Đại học North Carolina cho hiệu quả năng lượng lên đến 95%, cao hơn nhiều so với các bộ chuyển đổi hiện hành, trong khi chi phí sản xuất chỉ chưa đến 0,5 đô la.

Trong thời gian tới, công nghệ độc đáo này sẽ được công bố rộng rãi đến giới khoa học quốc tế tại Hội chợ quốc tế về công nghệ chuyển đổi năng lượng tại Montreal, Canada vào cuối tháng 9 năm 2015.

Anh Tuấn (Theo Phys)