Các nhà khoa học Nga vừa công bố một công nghệ pin đột phá dành cho thiết bị bay không người lái (drone), hứa hẹn giải quyết bài toán thời gian bay hữu ích vốn là rào cản lớn trong nông nghiệp thông minh.
Nỗi ám ảnh '30 phút' trên đồng ruộng
Trong kỷ nguyên nông nghiệp 4.0, drone đã trở thành công cụ đắc lực cho người nông dân. Tuy nhiên, hầu hết các dòng drone nông nghiệp hiện nay chỉ có thể hoạt động liên tục từ 30 đến 40 phút trước khi cần quay về trạm sạc hoặc thay pin. Việc phải ngắt quãng thường xuyên không chỉ làm giảm hiệu suất mà còn gia tăng chi phí nhân công và vận hành.
Đột phá từ lõi graphite
Nhóm nghiên cứu tại Đại học Nông nghiệp Bang Altai (AGAU) đã phát triển một hệ thống năng lượng hoàn toàn mới, dựa trên viên pin tích hợp lõi graphite. Khác với pin Lithium-ion truyền thống, hệ thống này chuyển đổi nhiệt năng từ môi trường thành điện năng thông qua các cặp nhiệt điện. Khi sóng điện từ tác động vào lõi graphite, nhiệt sinh ra được chuyển hóa thành dòng điện nuôi động cơ drone.
'Kẻ săn năng lượng' thông minh
Giáo sư Viktor Ivanaysky, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết drone có thể tận dụng năng lượng từ nhiều nguồn nhiệt trong môi trường. Một kịch bản khả thi là khai thác năng lượng từ các đường dây điện cao thế chạy dọc cánh đồng. Drone bay lơ lửng gần đường dây, hấp thụ năng lượng từ từ trường xung quanh, biến mạng lưới điện quốc gia thành hệ thống sạc không dây khổng lồ. Ngoài ra, nhiệt thải từ các khu công nghiệp, trạm nhiệt, đường ống hơi hay khí thải nhà máy cũng trở thành nguồn năng lượng quý giá, giúp drone kéo dài thời gian hoạt động gấp nhiều lần.
Các nhà khoa học cũng đang thử nghiệm sạc bằng tia laser hồng ngoại. Máy phát laser đặt ở biên cánh đồng sẽ truyền năng lượng từ xa đến bộ thu trên drone, tạo ra hệ sinh thái năng lượng khép kín, xóa bỏ khái niệm 'hết pin' khi đang làm việc.
Phá vỡ giới hạn môi trường
Một ưu điểm vượt trội của pin graphite là sự ổn định nhiệt độ. Trong khi pin Lithium thường suy giảm dung lượng khi trời lạnh, hệ thống mới hoạt động tốt hơn vào mùa đông. Điều này đặc biệt quan trọng với các quốc gia có khí hậu lạnh hoặc ứng dụng drone tại vùng cực. Theo nhóm phát triển, pin có thể duy trì hoạt động lên tới 3 ngày – một con số không tưởng với drone dân dụng hiện nay.
Từ phòng thí nghiệm đến thực tế
Công nghệ đã được cấp bằng sáng chế, nhưng các nhà khoa học thừa nhận còn khoảng cách để sản xuất hàng loạt. Cần phát triển máy phát hướng mục tiêu nhỏ gọn và dây chuyền sản xuất pin graphite chuyên dụng. Tuy nhiên, khi rào cản về pin được dỡ bỏ, drone sẽ có thể hoạt động 24/7, mang lại độ chính xác và hiệu quả tối đa cho nền kinh tế số, đặc biệt trong nông nghiệp và giám sát công nghiệp.
