Nghiên cứu nguồn năng lượng và truyền tải theo lý thuyết tesla nghiên cứu nguồn năng lượng mới và truyền tải điện không dây

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRỊNH TRẦN TÙNG

NGHIÊN CỨU NGUỒN NĂNG LƯỢNG MỚI
VÀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN KHÔNG DÂY

Chuyên ngành: Thiết bị, mạng và nhà máy điện

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2012


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU NGUỒN NĂNG LƯỢNG MỚI
VÀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN KHÔNG DÂY

GVHD

: PGS. TS. NGUYỄN BỘI KHUÊ

SVTH

: TRỊNH TRẦN TÙNG

Chuyên ngành

: Thiết bị, mạng và nhà máy điện

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2012


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học : ............................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 1 : ...................................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 2 : ...................................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.
HCM ngày 14 tháng 07 năm 2012
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. ...................................................................................................................
2. ...................................................................................................................
3. ...................................................................................................................
4. ...................................................................................................................
5. ...................................................................................................................

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Bộ môn quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV

-2-

Bộ môn quản lý chuyên ngành


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: TRỊNH TRẦN TÙNG

;

MSHV: 10180105

Ngày, tháng, năm sinh: 10/12/1971

;

Nơi sinh: Tiền Giang

Chuyên ngành: Thiết bị, mạng nhà máy điện
I.

Mã số: 605250

TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên Cứu Nguồn Năng Lượng mới và Truyền Tải Điện
Không Dây

II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
-

Tổng quan các nguồn năng lượng mới và truyền tải điện không dây.

-

Tìm hiểu về Nikola Tesla với các cơng trình năng lượng mới.

-

Nguyên lý làm việc của các thiết bị năng lượng miễn phí.

-

Thực nghiệm

-

Kết luận và kiến nghị

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 29/08/2011
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 27/06/2012
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS. TS. NGUYỄN BỘI KHUÊ

Tp. HCM, ngày …… tháng…… năm.......
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
(Họ tên và chữ ký)

-3-


LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành chương trình cao học tại trường Đại học Bách Khoa
Thành phố Hồ Chí Minh, tơi đã nhận được sự hướng dẫn, sự giúp đỡ và
giảng dạy nhiệt tình từ các q Thầy, q Cơ tại trường Đại học Bách Khoa
Thành phố Hồ Chí Minh.
Trước tiên, tơi xin chân thành cảm ơn đến q Thầy, q Cô và Ban
Giám hiệu trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh, đã nhiệt tình
giúp đỡ và giảng dạy tôi trong suốt thời gian học tập tại trường.
Và nhân đây, tôi cũng xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến q Thầy, q
Cơ trong Bộ mơn Hệ Thống Điện trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM, đặc
biệt là Phó giáo sư – Tiến sĩ Nguyễn Bội Khuê đã dành rất nhiều thời gian
quí báu và tâm quyết để hướng dẫn tôi nghiên cứu và tiếp cận được lĩnh vực
khoa học chun ngành tiên tiến để hồn thành khóa học cũng như luận văn
tốt nghiệp thạc sĩ chuyên ngành.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn đến Ban lãnh đạo Cơng ty Nhiệt điện

Bà Rịa đã và gia đình đã tạo điều kiện tốt cho tôi trong thời gian theo học tại
trường.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời chúc chân thành đến q Thầy, q Cơ và Ban
lãnh đạo Cơng ty tràn đầy sức khỏe và thịnh vượng.
Trân trọng kính chào.
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2012
Học viên thực hiện

Trịnh Trần Tùng

-4-


Nguyên cứu nguồn năng lượng mới và truyền tải điện không dây

MỤC LỤC
Mở đầu: ..................................................................................................................... 7
Chương 1: TỔNG QUAN CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG MỚI VÀ TRUYỀN
TẢI ĐIỆN KHÔNG DÂY
1.1

Các dạng nguồn năng lượng mới .................................................................... 8
1.1.1

1.2

Năng lượng nam châm và nam châm đất hiếm .................................... 8
1.1.1.1

Các điểm đặc trưng của nam châm vĩnh cửu ............................ 8

1.1.1.2

Các mơ hình năng lượng mới dùng nam châm vĩnh cửu ........ 11

1.1.2

Năng lượng môi trường ...................................................................... 16

1.1.3

Năng lượng chân không vật lý ........................................................... 17

Truyền tải điện khơng dây ............................................................................ 21
1.2.1

Mơ hình truyền tải điện khơng dây của Tesla .................................... 21

1.2.2

Mơ hình truyền tải điện khơng dây tiêu biểu ..................................... 25

Chương 2: TÌM HIỂU VỀ NIKOLA TESLA VỚI CÁC CƠNG TRÌNH NĂNG
LƯỢNG MỚI
2.1

Tiểu sử Nikola Tesla ..................................................................................... 33

2.2

Các cơng trình nghiên cứu về năng lượng mới ............................................. 34

2.3

2.2.1

Các mơ hình thực nghiệm bởi Nikola Tesla ...................................... 34

2.2.2

Các mơ hình thực nghiệm bởi Thomas Henry Moray ....................... 36

Một số kỹ thuật của Tesla ............................................................................. 43

Chương 3: CÁC NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CÁC THIẾT BỊ NĂNG
LƯỢNG MIỄN PHÍ
3.1

Nguyên lý chung ........................................................................................... 52

3.2

Nguyên lý làm việc của các mơ hình thiết bị tiêu biểu ................................. 56

Chương 4: THỰC NGHIỆM
4.1

4.2

Mơ hình máy phát điện tĩnh .......................................................................... 84

4.1.1

Mơ tả thiết bị ...................................................................................... 84

4.1.2

Kết quả mơ hình .................................................................................. 84

Mơ hình máy phát điện tĩnh thực nghiệm ..................................................... 86

-5-


Nguyên cứu nguồn năng lượng mới và truyền tải điện khơng dây

4.3

4.4

4.2.1

Mơ tả thiết bị ...................................................................................... 86

4.2.2

Trình tự thực nghiệm ......................................................................... 87

Mơ hình truyền tải điện khơng dây ............................................................... 88
4.3.1

Mơ tả thiết bị ...................................................................................... 90

4.3.2

Kết quả mơ hình ................................................................................. 90

Mơ hình truyền tải điện khơng dây thực nghiệm .......................................... 94
4.4.1

Mơ tả thiết bị ...................................................................................... 94

4.4.2

Trình tự thực nghiệm ......................................................................... 94

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
5.1

Kết luận ......................................................................................................... 95

5.2

Kiến nghị những nghiên cứu tiếp theo .......................................................... 95

Tài liệu tham khảo .................................................................................................... 96

-6-


Nguyên cứu nguồn năng lượng mới và truyền tải điện không dây

MỞ ĐẦU
Hiện nay nhu cầu phát triển năng lượng là rất lớn nhằm để đáp ứng theo kịp sự
phát triển dân số tăng nhanh, tốc độ hiện đại hóa v.v.., và các nghành công nghiệp
cũng phát triển mạnh. Từ đó đưa đến nguy cơ mơi trường bị ơ nhiễm nghiêm trọng
do sự khai thác và phát triển năng lượng bừa bãi. Dẫn đến hiệu ứng nhà kính làm
biến đổi khí hậu, mực nước biển dâng cao và gây ra thảm họa tồn cầu là điều
khơng tránh khỏi.
Nhìn lại sự phát triển về hệ thống năng lượng toàn cầu từ vài thập kỷ trước,
nhu cầu về năng lượng điện tăng rất nhanh, nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt
và không thân thiện với môi trường, các dạng năng lượng tái tạo chưa được phát
triển mạnh và giá thành còn cao nên việc sử dụng còn gặp nhiều hạn chế. Bắt nguồn
từ các vấn đề đó, đưa đến các ý tưởng nghiên cứu và phát triển về các nguồn năng
lượng mới.
Các nguồn năng lượng mới có tính đặc trưng là không sử dụng nhiên liệu đầu
vào và rất thân thiện với môi trường, năng lượng mới được cho là dưới hình thức ba
dạng năng lượng như năng lượng nam châm, năng lượng môi trường và năng lượng
chân không vật lý.
Ý tưởng về các nguồn năng lượng mới đã có từ đầu thế kỷ XIX, nhà khoa học
Nikola Tesla là người tiên phong trong lĩnh vực này, ông đã để lại nhiều chứng thực
về sự tồn tại của nguồn năng lượng mới.
Thời kỳ đó do nhiều nguyên nhân, trong đó có sự canh tranh phát triển của
lĩnh vực sản xuất năng lượng điện truyền thống và nó đã dập tắt các ý tưởng về
nguồn năng lượng mới. Hơn nữa, các vấn đề nghiên cứu về lý thuyết về vật lý chưa
soi sáng được những thực nghiệm vật lý nhận được từ các nhà khoa học. Vì vậy,
nhiệm vụ của luận văn là tìm hiểu và nghiên cứu về các nguồn năng lượng mới và
phương pháp truyền tải điện không dây.

-7-

Nguyên cứu nguồn năng lượng mới và truyền tải điện không dây

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG MỚI
VÀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN KHÔNG DÂY
1.1

Các dạng nguồn năng lượng mới
1.1.1

Năng lượng nam châm và nam châm đất hiếm
1.1.1.1

Các điểm đặc trưng của nam châm vĩnh cửu

Nam châm vĩnh cửu được cấu tạo từ các vật liệu từ cứng và có khả năng giữ từ
tính khơng bị mất từ trường, được sử dụng như những nguồn tạo từ trường.
Các đặc tính:
Các đại lượng của nam châm vĩnh cửu xuất phát từ đường cong từ trễ, là các
thông số đặc trưng của các chất sắt từ nói chung, của vật liệu từ cứng nói riêng và
các thơng số khác được quan tâm chủ yếu gồm:
•

Lực kháng từ

Lực kháng từ của nam châm vĩnh cửu phải đủ lớn để không bị khử từ bởi các từ
trường ngoài, khả năng lưu trữ từ trường của nam châm càng lớn khi lực kháng từ
càng lớn. Các nam châm vĩnh cửu phổ biến hiện nay có lực kháng từ từ 1000 Oe
đến vài chục ngàn Oe.

•

Từ dư

Là giá trị từ độ còn giữ được khi ngắt từ trường (H = 0), thường được ký hiệu là
Mr hoặc Ir. Từ dư khơng phải là thơng số mang tính chất nội tại của vật liệu mà chỉ
là thông số dẫn xuất, phụ thuộc vào các cơ chế từ trễ, các phương từ hố, hình dạng
vật từ...
Tỉ số giữa từ dư và từ độ bão hòa Mr/Ms được gọi là từ độ rút gọn hoặc hệ số
chữ nhật của đường cong từ trễ.
•

Tổn hao năng lượng trễ

Là diện tích đường cong từ trễ, là năng lượng tiêu tốn cần thiết cho một chu
trình từ trễ.
•

Tích năng lượng từ cực đại

-8-


Nguyên cứu nguồn năng lượng mới và truyền tải điện khơng dây

Là năng lượng từ lớn nhất có thể tồn trữ trong một đơn vị thể tích vật từ, liên
quan đến khả năng sản sinh từ trường của vật từ, thường là tham số kỹ thuật của các
nam châm vĩnh cửu và vật liệu từ cứng. Tích năng lượng từ cực đại được xác định
trên đường cong khử từ B(H) trong góc 1/4 thứ 2, là điểm có giá trị tích B.H lớn
nhất.

Tích năng lượng từ là tham số dẫn suất, phụ thuộc vào các tính chất từ nội và
hình dạng của vật liệu, thường mang ý nghĩa ứng dụng trong các nam châm vĩnh
cửu và vật liệu từ cứng.
•

Nhiệt độ Curie

Là nhiệt độ mà tại đó các vật sắt từ bị mất từ tính và trở thành thuận từ, nhiệt độ
Curie cho ta biết khả năng hoạt động của nam châm trong điều kiện nhiệt độ cao
hay thấp, có những nam châm có nhiệt độ Curie khá thấp (ví dụ như nam châm
Nd2Fe14B có nhiệt độ Curie chỉ 312oC), nhưng cũng có những loại nam châm có
nhiệt độ Curie rất cao (ví dụ hệ hợp chất SmCo có nhiệt độ Curie hàng ngàn độ,
được sử dụng trong động cơ phản lực có nhiệt độ cao).
Ngồi các tham số mang tính chất từ tính, các tham số khác cũng rất được quan
tâm đó là độ cứng, khả năng chống mài mịn, chống ơxi hóa, mật độ ... Bên cạnh đó,
hình dạng nam châm cũng là một tham số rất quan trọng quyết định điểm làm việc
của nam châm, hình dạng nam châm quy định thừa số khử từ của vật từ và có tác
động lớn đến năng lượng từ của nam châm.
Phân loại nam châm the vật liệu:
•

Ơxit sắt

Là loại nam châm vĩnh cửu đầu tiên được sử dụng dưới dạng các "đá nam châm",
được sử dụng từ thời cổ đại, có ngay trong tự nhiên nhưng khi khoa học kỹ thuật
phát triển loại này khơng cịn được sử dụng do từ tính rất kém.
•

Thép cácbon

Là loại nam vĩnh cửu được sử dụng từ thế kỷ 18 đến giữa thế kỷ 20 với khả năng
cho từ dư tới hơn 1 T, nhưng lực kháng từ rất thấp nên từ tính cũng dễ bị mất.
•

Nam châm AlNiCo

-9-


Nguyên cứu nguồn năng lượng mới và truyền tải điện không dây

Là loại nam châm được chế tạo từ vật liệu từ cứng là hợp kim của nhôm, niken,
côban và một số các phụ gia khác như đồng, titan..., là loại nam châm cho từ dư cao
(tới 1,2-1,5 T) nhưng có lực kháng từ chỉ xung quanh 1 kOe.
•

Ferrite từ cứng

Là loại nam châm vĩnh cửu được chế tạo từ các ferit từ cứng (ví dụ ferit Ba, Sr..)
là các vật liệu dạng gốm. Nam châm ferit có ưu điểm là rất dễ chế tạo và gia công
với giá thành rẻ và độ bền cao. Tuy nhiên, vì đây là nhóm các vật liệu ferrite từ và
đồng thời có hàm lượng ơxy cao nên có từ độ khá thấp, có lực kháng từ 3 đến 6 kOe,
có khả năng cho tích năng lượng từ cực đại lớn nhất khơng q 6 MGOe.
•

Nam châm đất hiếm

Là loại nam châm vĩnh cửu được tạo ra từ các vật liệu từ cứng là các hợp kim
hoặc hợp chất của các kim loại đất hiếm và kim loại chuyển tiếp.
o

Nam châm nhiệt độ cao SmCo

Là hệ các nam châm vĩnh cửu được chế tạo từ hợp chất ban đầu là SmCo5
được phát minh năm 1966 bởi tiến sĩ Karl J. Strnat tại U.S. Air Force Materials
Laboratory có tích năng lượng từ cực đại 18 MGOe, sau đó Karl J. Strnat lại phát
minh ra hợp chất Sm2Co17 có thể tích năng lượng từ tới 30 MGOe. Hệ nam châm
SmCo có nhiệt độ Curie rất cao (có thể đạt tới 1100oC) và có lực kháng từ cực lớn
(tới vài chục kOe). Nhờ có nhiệt độ Curie cao và lực kháng từ lớn nên được sử dụng
trong các ứng dụng nhiệt độ cao.
o

Nam châm NdFeB (neodymium)

Là hệ các nam châm dựa trên hợp chất R2Fe14B (R là ký hiệu chỉ các nguyên tố
đất hiếm ví dụ như Nd, Pr...) có cấu trúc tinh thể kiểu tứ giác với lực kháng từ lớn
(hơn 10 kOe) và từ độ bão hòa rất cao (tới 1,56 T) nên là loại nam châm vĩnh cửu
mạnh nhất hiện nay với khả năng cho tích năng lượng từ tới 64 MGOe, hiện nay đã
xuất hiện loại nam châm Nd2Fe14B có thể tích năng lượng từ tới 57 MGOe. Tuy
nhiên, loại nam châm này lại không thể sử dụng ở nhiệt độ cao do có nhiệt độ Curie
chỉ 312oC. Nam châm Nd2Fe14B lần đầu tiên được phát minh năm 1983 bởi R.
Sagawa (Nhật Bản).

- 10 -


Nguyên cứu nguồn năng lượng mới và truyền tải điện không dây

Điểm yếu chung của các nam châm đất hiếm là có giá thành cao, có độ bền kém.
Vì những điểm yếu này mà nam châm đất hiếm tuy là loại mạnh nhất nhưng vẫn

không phải là loại được sử dụng nhiều nhất.
•

Nam châm tổ hợp nano

Là loại nam châm mới ra đời từ đầu thập kỷ 90 của thế kỷ 20, là loại nam châm
có cấu trúc tổ hợp của 2 pha từ cứng và từ mềm ở kích thước nanomet. Các pha từ
cứng (chiếm tỉ phần thấp) cung cấp lực kháng từ lớn, pha từ mềm cung cấp từ độ
lớn. Tính chất tổ hợp này có được là nhờ liên kết trao đổi đàn hồi giữa các hạt pha
từ cứng và từ mềm ở kích thước nanomet. Loại nam châm này được tính tốn có
khả năng cho tích năng lượng từ khổng lồ hơn 3 lần so với nam châm mạnh nhất
hiện nay là NdFeB nhưng sản phẩm chỉ đang trong giai đoạn sản xuất thử nghiệm.
1.1.1.2

Các mô hình năng lượng mới dùng nam châm vĩnh cửu [1]

• Mơ hình bởi John W. Ecklin
Được cấp bằng sáng chế số 3879622 ngày 29 tháng 3 năm 1974 tại Mỹ. Bằng
sáng chế cho máy phát điện động cơ nam châm vĩnh cửu có sơ đồ nguyên lý được
minh họa theo hình dưới đây:

Hình 1.1: Mơ hình 1 cho động cơ nam châm vĩnh cửu

- 11 -


Nguyên cứu nguồn năng lượng mới và truyền tải điện khơng dây

Phương pháp thứ hai được trình bày trong bằng sáng chế như sau:

Hình 1.2: Mơ hình 2 cho động cơ nam châm vĩnh cửu

Hình 1.3: Mơ hình động cơ nam châm vĩnh cửu được bởi Ecklin Brown

• Mơ hình bởi Howard Johnson
Bằng sáng chế số 4.151.431 được cấp vào ngày 24 thán 04 năm 1979 tại Mỹ,
cho thiết kế một động cơ nam châm vĩnh cửu. Mơ hình của động cơ được thể hiện
dưới đây:

Hình 1.4: Mơ hình động cơ nam châm vĩnh cửu bởi Howard Johnson

- 12 -


Nguyên cứu nguồn năng lượng mới và truyền tải điện khơng dây

• Mơ hình “Robert Tracy Magnet Motor”
Robert Tracy được trao bằng sáng chế số 3.703.653 vào ngày 21 tháng 11 năm
1972 tại Mỹ. Thiết bị sử dụng các lá chắn từ đặt giữa các cặp nam châm vĩnh cửu và
được kích hoạt tại điểm thích hợp trong chuyển động quay của trục động. Sơ đồ
nguyên lý được minh họa như sau:

Hình 1.5: Mơ hình động cơ nam châm vĩnh cửu Robert Tracy

• Mơ hình “Ben Teal Motor”
Bằng sáng chế số 4093880 cấp vào tháng 06 năm 1978:

Hình 1.6: Mơ hình động cơ nam châm vĩnh cửu Ben Teal

- 13 -

Nguyên cứu nguồn năng lượng mới và truyền tải điện khơng dây

• Mơ hình “Magnet Charles Flynn’s Motor”
Bằng sáng chế số 5.455.474 cấp ngày 03 tháng 10 năm 1995 tại Mỹ. Sáng chế
ứng dụng sử dụng cuộn dây tạo nên lá chắn từ để tạo ra mô-men quay, cấu trúc mơ
hình được minh họa theo các hình dưới đây:

Hình 1.7: Mơ hình động cơ nam châm vĩnh cửu Charles Flynn
• Mơ hình động cơ nam châm vĩnh cửu của Muammer Yildiz
Bằng sáng chế số EP 2153515 cấp vào ngày 17 tháng 2 năm 2010, được chứng
minh

tại

trường

đại

học

Ha

Lan,

đoạn

video

trình

diễn

đặt

tại:

Yildiz demonstrates magnet motor at Delft
University/

Hình 1.8: Mơ hình động cơ nam châm vĩnh cửu Muammer Yildiz
được trình diển tại Hà Lan

- 14 -


Nguyên cứu nguồn năng lượng mới và truyền tải điện khơng dây

• Mơ hình “ Motionless Electromagnetic Generator” (MEG)
Bằng sáng chế số 6362718 bởi Patrick Stephen L.; Bearden Thomas E.; Hayes
James C.; Moore Kenneth D.; Kenny James L. cấp ngày ngày 26 tháng 3 2002 tại
Mỹ.

Hình1.9: Mơ hình máy phát điện tĩnh

• Mơ hình “Prerendev Magnet Motor”
Được cấp bằng sáng chế số WO 2006/045333 cấp ngày 27 tháng 10 năm 2004
tại Mỹ.

Hình 1.10: Mơ hình động cơ nam châm vĩnh cửu Prerendev

- 15 -


Nguyên cứu nguồn năng lượng mới và truyền tải điện không dây

1.1.2

Năng lượng môi trường[1]

Năng lượng môi trường bao gồm các dạng năng lượng như năng lượng bức
xạ từ mặt trời, năng lượng bức xạ từ các hành tinh chuyển động và năng lượng vũ
trụ.
Bên cạnh bức xạ năng lượng dưới các dạng khác, các vòng đai xung quanh
mặt trời tồn một dạng năng lượng khác dưới dạng điện áp rất cao, nên giữa mặt trời
và trái đất tồn tại một trường thế. Do đó, mọi điểm trên trái đất đều tồn tại dạng
năng lượng này và có thể khai thác được nguồn năng lượng này bằng các phương
pháp nhất định.
Không những mặt trời mà các hành tinh trong vũ trụ luôn chuyển động và
sinh ra các năng lượng dưới dạng sóng và hạt, các năng lượng này có thể thu nhận
được trên trái đất qua các hệ thống anten phù hợp.
Trái đất là một nam châm cực lớn và mọi khơng gian xung quanh trên mặt
đất đều có thể chịu sự tác động của từ trường này, năng lượng này có thể được khai
thác.
Tiên phong trong nghiên cứu năng lượng môi trường là Nikola Tesla, ông
đã để lại nhiều cơng trình nghiên cứu thực nghiệm. Nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh
vực này nổi bật nhất là Thomas Henry Moray với các thí nghiệm nổi tiếng cho các
mơ hình thực nghiệm thu năng lượng mơi trường.

Hình 1.11: Mơ hình thu năng lượng môi trường của Moray

- 16 -


Nguyên cứu nguồn năng lượng mới và truyền tải điện khơng dây

Hình 1.12: Moray đang chứng minh mơ hình trên thực nghiệm
1.1.3

Năng lượng chân không vật lý[1][2]

Trong vật lý, năng lượng “zero-point” là năng lượng thấp nhất mà hệ thống vật
lý cơ học lượng tử có thể nhận biết, đó là năng lượng ở trạng thái cơ bản của hệ
thống, tất cả các hệ cơ lượng tử đều có năng lượng “zero-point”.
Trong lý thuyết trường lượng tử, nó là một từ đồng nghĩa với năng lượng chân
không, một số lượng năng lượng liên quan với chân không của không gian trống
rỗng. Năng lượng điểm không dẫn đến hiệu ứng Casimir và quan sát trực tiếp được
trong các thiết bị có kích thước nano.
Nguyên gốc của năng lượng tối thiểu là khơng bằng khơng, có thể được hiểu
theo ngun lý bất định Heisenberg. Nguyên lý này phát biểu rằng ta không bao giờ
có thể xác định chính xác cả vị trí và động lượng của một hạt vào cùng một lúc, nếu
ta biết một đại lượng càng chính xác thì đại lượng kia kém chính xác. Do vậy, có

- 17 -


Nguyên cứu nguồn năng lượng mới và truyền tải điện không dây

thể suy luận rằng trong không gian rỗng, hạt khơng có thể có đà vận tốc là khơng và

động năng của một hạt chuyển động tỉ lệ với bình phương vận tốc của nó.

Hình 1.13: Năng lượng từ chân không vật lý
Chứng thực nghiệm sự tồn tại của năng lượng “zero-point” trong lý thuyết
trường lượng tử là hiệu ứng Casimir và bằng chứng thực nghiệm khác bao gồm tự
phát ánh sáng (photon) bởi các nguyên tử và hạt nhân.
Hệ thống khai thác năng lượng điểm khơng:

Hình 1.14: Hệ thống khai thác năng lượng điểm không

- 18 -


Nguyên cứu nguồn năng lượng mới và truyền tải điện không dây

Sự tồn tại của năng lượng chân không cũng đôi khi được sử dụng để chứng
minh lý thuyết về khả năng của các cổ máy không sử dụng năng lượng. Nó đã được
lập luận là do sự đối xứng bị phá hỏng, năng lượng chân không không vi phạm định
luật bảo tồn năng lượng, kể từ khi các định luật của nhiệt động lực học chỉ áp dụng
cho hệ thống cân bằng. Đặc biệt, luật thứ hai của nhiệt động lực học không bị ảnh
hưởng bởi sự tồn tại của năng lượng chân không. Tuy nhiên, trong tài liệu
“Stochastic lectrodynamics”, mật độ năng lượng được lấy ra là một trường sóng ồn
ngẫu nhiên, trong đó bao gồm các sóng tiếng ồn động lực học truyền dẫn theo các
hướng. Năng lượng trong trường sóng có thể được lấy ra qua các bộ kết nối chuyển
đổi. Thiết lập một cặp tích điện và tách chúng ra để tạo một lưỡng cực và duy trì
tách biệt.

Hình 1.15: Nguyên lý năng lượng từ chân không vật lý
Nếu lưỡng cực này bị phá vỡ, sau đó dịng chảy năng lượng sẽ dừng lại (cho
đến khi nó là thiết lập lại, khi đó lấy ra nhiều năng lượng hơn). Các bí quyết kỹ

thuật là xây dựng một mạch để thu hồi dòng chảy năng lượng EM (từ nguồn lưỡng
cực) và sau đó đưa vào tải mà nguồn lưỡng cực không bị phá huỷ.
Dưới đây là một số thông tin về các ứng dụng của năng lượng chân khơng
dưới dạng năng lượng xốy, đã xây dựng thành cơng các thiết bị có hệ số cơng suất
lớn hơn một cũng như các thiết bị khơng tiêu phí nhiên liệu:

- 19 -


Nguyên cứu nguồn năng lượng mới và truyền tải điện khơng dây

Hình 1.16: Mơ hình máy phát điện xốy có hệ số cơng suất 200%

Hình 1.17: Nhà sáng chế đang cầm trên tay thiết bị sử dụng nước và không khí
để tạo ra năng lượng 5Kwatt với khơng nhiên liệu đầu vào

- 20 -


Nguyên cứu nguồn năng lượng mới và truyền tải điện khơng dây

Hình 1.18: Đây là trạm phát điện ứng dụng năng lượng xốy
1.2

Truyền tải điện khơng dây
1.2.1

Mơ hình truyền tải điện khơng dây của Tesla

Các cơng trình thí nghiệm của Nikola Tesla đã để lại cho thế giới ngày nay

công nhận ông là thiên tài khoa học của mọi thời đại về lĩnh vực điện. Các hệ thống
nguồn cấp và phân phối điện xoay chiều ngày nay đều dựa trên cơ sở thực nghiệm
và lý thuyết của Tesla. Cơng trình thí nghiệm về truyền tải điện khơng dây nổi tiếng
của Tesla được đề cập đến là “ Tesla Coil”. Vài năm gần đây, hầu hết các ấn phẩm
về thí nghiệm truyền tải điện không dây với tần số cao và điện áp của của Tesla
được nhiều tác giả quan tâm và nghiên cứu. Dưới đây là các mơ hình thí nghiệm của
Tesla:
• Các mơ hình truyền tải điện khơng dây của Tesla[3]

- 21 -


Nguyên cứu nguồn năng lượng mới và truyền tải điện khơng dây

Hình 1.19: US-Patent 454,622 „System of Electric Lighting“ issued on June 23rd,
1891

Hình 1.20: US-Patent 593,138 „Electrical Transformer“ issued on November 2nd,
1897

- 22 -


Nguyên cứu nguồn năng lượng mới và truyền tải điện khơng dây

Hình 1.21: Slide of Nikola TESLA about the energy transmission through a partly
evacuated glass tube; dated of January 23rd 1898.

Hình 1.22: US-Patent 645,576 „System of Transmission of Electrical Energy“ filed
on September 2nd 1897, issued on March 20th, 1900

- 23 -


Nguyên cứu nguồn năng lượng mới và truyền tải điện khơng dây

Hình 1.23: US-Patent 787,412 - „Art of Transmitting Electrical Energy Through the
Natural Mediums“ filed on May 16th 1900, issued on April 18th 1905.

Hình 1.24: US-Patent 1,119,732 - „Apparatus for Transmitting Electrical
Energy“ filed on January 18th 1902, issued on December 1st 1914

- 24 -