Sạc pin không dùng điện: bốn cách năm 2016 và công suất thật

Bài viết này là bản tin công nghệ đăng năm 2016, giới thiệu bốn thiết bị sạc pin không dùng điện lưới: một cục sạc chạy bằng ngọn nến, một tấm quang điện chống nước, một bộ pin dự phòng dùng khí hoá lỏng và một máy phát gắn bánh xe đạp. Bài giữ nguyên nội dung bản tin, đọc lại các con số công suất, và ở mục cuối bàn về mức tiêu thụ điện khi chọn máy tính công nghiệp.

Bản tin năm 2016: bốn cách tạo điện khi không có ổ cắm

Bản tin nhắm tới người đi lại nhiều hoặc sống ở nơi chưa có lưới điện ổn định. Bốn sản phẩm được nêu đều dùng chung một cổng ra USB, khác nhau ở nguồn năng lượng đầu vào.

Candle Charger đặt một ngọn nến ở dưới cùng, phần giữa đổ đầy nước. Dòng điện sinh ra nhờ chênh lệch nhiệt độ giữa hai mặt của mô-đun bán dẫn. Bản tin ghi công suất ổn định 2,5 W, đủ nạp cho hai viên pin điện thoại trong sáu giờ, dùng được cho máy ảnh và đèn pin nhưng không đủ cho máy tính bảng hay máy tính xách tay.

Badger Waterproof Solar Panel là tấm quang điện chống nước và chống bụi đạt IP65, có ba phiên bản công suất 8 W, 12 W và 16 W, kèm một đồng hồ đo tháo rời được để xem lượng điện đã nạp. Khi mây che làm ngừng nạp, thiết bị tự chạy lại lúc có nắng trở lại.

Kraftwerk là bộ nguồn dùng khí hoá lỏng, loại khí được chứng nhận an toàn để mang theo trong hành lý máy bay. Bản tin ghi khoảng 40 gam khí nạp đầy được một chiếc điện thoại mười một lần, nhược điểm là chỉ có một cổng USB.

Siva Cycle Atom gắn vào vành bánh sau xe đạp, lấy động năng khi đạp để nạp vào một viên pin tháo rời dung lượng 1.650 milliampe-giờ, dùng cho điện thoại và thiết bị định vị.

Mỗi cách cho bao nhiêu watt

Đặt cạnh nhau mới thấy dải công suất của cả nhóm nằm trong khoảng 2,5 tới 16 W. Đó không phải lỗi thiết kế mà là hệ quả của nguồn đầu vào. Nguồn nào cũng loãng, và mỗi lần chuyển đổi năng lượng lại mất thêm một phần.

Nhìn lại: vì sao không cách nào trở thành phổ biến

Cả bốn sản phẩm đều xuất hiện trong giai đoạn gọi vốn cộng đồng sôi động những năm 2014 đến 2016, và không sản phẩm nào trở thành mặt hàng bán rộng rãi. Nguyên nhân không nằm ở kỹ thuật mà ở đối thủ. Cùng thời gian đó, pin dự phòng lithium tăng dung lượng, giảm giá và giảm khối lượng rất nhanh. Một cục sạc dự phòng nạp đầy trước khi lên đường giải quyết đúng nhu cầu ấy, không phụ thuộc trời nắng, không cần nến, không cần bình khí.

Điều còn lại của nhóm sản phẩm này là bài toán kỹ thuật: khi nguồn cấp chỉ có vài watt, thứ phải xem xét trước tiên không phải là nguồn mà là tải. Giảm tải luôn rẻ hơn tăng nguồn. Cùng một logic ấy áp dụng nguyên vẹn khi lắp một tủ điều khiển chạy bằng ắc quy hay bằng nguồn một chiều lấy từ xe.

Chọn thiết bị theo mức tiêu thụ và dải nguồn

Mức tiêu thụ điện trở thành tiêu chí chọn máy trong ba tình huống: máy chạy bằng ắc quy hoặc nguồn một chiều trên phương tiện, máy đặt trong tủ kín khó thoát nhiệt, và hệ có nhiều máy chạy liên tục. Ngoài ba tình huống đó, tiêu chí này xếp sau số cổng và dải nhiệt.

Cách tính đơn giản cho một tủ chạy ắc quy: lấy mức tiêu thụ thông thường của máy cộng phần tiêu thụ của mô-đun vào ra và của thiết bị mạng, nhân với số giờ phải chạy khi mất nguồn nạp, rồi chia cho điện áp danh định để ra dung lượng ampe-giờ cần có. Sau đó nhân đôi, vì không nên xả ắc quy chì tới đáy. Chi tiết về độ xả sâu và tuổi thọ bình nằm trong bài pin Li-ion và Li-Po cho thiết bị công nghiệp.

Nhóm máy hộp mạnh nhưng vẫn không quạt nằm ở danh mục PC không quạt mạnh mẽ. Cách đọc cấu hình và đối chiếu với công việc thực tế có trong bài cấu hình máy tính công nghiệp trên IPC247. Khi cần lọc theo dải điện áp vào và mức tiêu thụ, dùng công cụ chọn máy theo nhu cầu.

Câu hỏi thường gặp về sạc pin không dùng điện

Cục sạc chạy bằng nến hoạt động ra sao?

Nó dùng chênh lệch nhiệt độ giữa phần bị ngọn lửa hun nóng và phần chứa nước ở trên để sinh dòng điện. Bản tin gọi đó là hiệu ứng Peltier; hiện tượng phát điện từ chênh lệch nhiệt chính xác hơn được gọi là hiệu ứng Seebeck, mô-đun bán dẫn dùng cho hai chiều là cùng một loại.

Vì sao các thiết bị sạc không dùng điện lưới đều có công suất nhỏ?

Vì nguồn năng lượng đầu vào loãng và hiệu suất chuyển đổi thấp. Chuyển đổi nhiệt điện thường chỉ đạt vài phần trăm, tấm quang điện cỡ bỏ túi thu được vài watt khi có nắng, còn máy phát gắn bánh xe bị giới hạn bởi sức người. Kết quả là dải công suất khoảng 2,5 tới 16 W.

Mức tiêu thụ điện có phải tiêu chí chọn máy tính công nghiệp không?

Có, ở ba trường hợp: máy chạy bằng nguồn một chiều lấy từ ắc quy hoặc từ xe, máy đặt trong tủ kín khó thoát nhiệt, và hệ có hàng chục máy chạy liên tục nên tiền điện cộng dồn đáng kể. Ở phòng điều khiển có điện lưới ổn định thì tiêu chí này ít quan trọng hơn.

Dải điện áp vào rộng có ích gì?

Nó cho phép máy chạy thẳng từ ắc quy mà không cần bộ đổi nguồn trung gian, và chịu được sụt áp lúc khởi động tải lớn. ARK-2121F nhận 9 ~ 36 VDC, PPC-3151 nhận 9 ~ 32 VDC, nên cùng chạy được trên tuyến 12 V và 24 V thường gặp trong tủ điện.

Máy tiêu thụ ít điện thì có yếu không?

Không nhất thiết yếu, nhưng phải chọn đúng việc. Nền vi xử lý tiết kiệm điện đủ cho thu thập số liệu, chạy giao thức Modbus, ghi nhật ký và đẩy dữ liệu lên máy chủ. Việc nặng như xử lý ảnh hoặc chạy cơ sở dữ liệu tại chỗ thì cần nền mạnh hơn, và khi đó mức tiêu thụ tăng theo.

Đọc thêm về thiết bị: toàn bộ máy tính công nghiệp Advantech cùng các hãng khác trên ipc247.com.