Tại sao nhà bạn sử dụng điện xoay chiều thay vì điện một chiều?

Điện xoay chiều (AC) hiện đang được sử dụng để cung cấp năng lượng cho ngôi nhà, văn phòng của bạn hay bất kỳ tòa nhà nào khác mỗi ngày. Nhưng tại sao điện một chiều (DC), thường thấy trong hầu hết các thiết bị điện tử số, lại không được sử dụng đối với những mạng lưới điện này?

Nói một cách đơn giản, điện xoay chiều có khả năng chuyển đổi các mức điện áp chỉ với một máy biến áp, giúp quá trình vận chuyển ở khoảng cách xa dễ dàng hơn so với điện một chiều, vốn khiến việc chuyển đổi này cần đến nhiều mạch điện tử phức tạp.

Điện xoay chiều có khả năng chuyển đổi các mức điện áp chỉ với một máy biến áp.

Điện tích trong điện xoay chiều thường đổi chiều định kỳ, làm cho mức điện áp bị đảo ngược. Thế nên, điện xoay chiều cần được tăng lên nếu truyền đi trên một khoảng cách lớn, nhưng điều này không ảnh hưởng đến tốc độ của quá trình chuyển đổi. Việc chuyển đổi dễ dàng như vậy giúp điện xoay chiều cũng được áp dụng trong máy phát điện, động cơ và những hệ thống phân phối điện. Việc chỉ yêu cầu một máy biến áp để chuyển đổi mức điện áp có lẽ là lợi thế lớn nhất mà điện xoay chiều có được so với điện một chiều, bởi dòng điện một chiều chỉ có thể tạo ra từ trường, khiến nó không thể hoạt động với các máy biến áp.

Tuy nhiên, tại đập Tam Hiệp ở Trung Quốc, các đường dây tải điện một chiều lại vận chuyển điện năng đến mọi người mà ít gây tổn thất năng lượng hơn so với điện xoay chiều, cho thấy việc sử dụng điện 1 chiều trong gia đình đang ngày trở nên phổ biến hơn. Công ty kỹ thuật Siemens thậm chí đã lắp đặt một đường dây điện một chiều cao áp (HVDC) dài 65 dặm (tương đương 105km), trải dài từ lưới điện Pennsylvania/New Jersey đến Long Island. Những dự án như vậy có thể giúp việc sử dụng năng lượng tái tạo tăng cao chưa từng có và lưới điện một chiều có thể khó theo dõi, nhưng các điện áp xoay chiều cao có thể được giảm xuống mức an toàn hơn khi chúng được truyền từ trạm điện.

Điện xoay chiều đã từng khẳng định vị thế của mình trong các ngôi nhà, với một thực tế là, hệ thống chiếu sáng hiện đại hoạt động hiệu quả hơn với nguồn điện xoay chiều. Đèn sợi đốt có thể sử dụng 1 trong 2 loại điện, nhưng đèn huỳnh quang lại được tối ưu hóa cho điện xoay chiều. Tuy nhiên, dẫu điện xoay chiều chủ yếu được tận dụng cho lưới điện rộng lớn, thế nhưng, điện một chiều lại cung cấp năng lượng cho đèn LED và pin mặt trời. Điều này khiến chúng ta đặt ra một câu hỏi: điều gì sẽ xảy ra nếu ánh sáng thân thiện với môi trường có thể trở nên đáng mơ ước hơn so với hiện tại? Đã có nhiều phương pháp chuyển đổi dòng điện một chiều sang điện áp cao hơn hoặc thấp hơn. Điều đó cho thấy rằng, thế giới sẽ tự thích ứng với những thay đổi tiềm năng này.

Dẫu có những lo ngại về việc sử dụng điện một chiều ngày càng tăng lên, bao gồm việc lắp đặt các thiết bị có điện áp khác nhau hay bị rò rỉ do có nhiều thành phần hơn, các lợi ích của nó vẫn rất rõ ràng. Ngoài việc sử dụng rộng rãi của đèn LED, các hệ thống điện một chiều sẽ thu hẹp nguồn cung cấp năng lượng và ít lãng phí năng lượng hơn. Khi nhiều thiết bị bắt đầu sử dụng điện áp thấp hơn, nhu cầu chuyển đổi nguồn điện lại càng ít đi. Lợi ích lớn nhất hiện tại của điện một chiều vẫn là việc sử dụng trong các ứng dụng điện áp thấp và đặc biệt, sạc những thứ như pin cùng những ứng dụng trên máy bay. Nó cũng có lợi thế hơn so với các đèn LED cấp nguồn điện xoay chiều, vốn sẽ nhấp nháp, có nghĩa là sự biến động liên tục của đầu ra ánh sáng từ lúc bật đến lúc tắt.

Tuy nhiên, thế giới vẫn tiếp tục lựa chọn phương pháp truyền tải năng lượng đơn giản nhất. Điện xoay chiều tạo ra sự hiệu quả và đã được chứng thực liên tục qua thời gian. Hiện tại, số lượng thiết bị hoạt động với điện một chiều chưa đủ để giúp nó được sử dụng ở quy mô lớn hơn, và kết quả kinh tế cũng như thực tiễn của việc chuyển đổi hoàn toàn sang điện một chiều là không thể lường trước. Dù điện một chiều đang dần trở nên hiệu quả hơn trong việc cung cấp năng lượng trên những khoảng cách dài hơn, tuy nhiên, quá trình cung cấp điện xoay chiều lại rất dễ dàng và tin cậy, cho phép mọi người có thể sử dụng điện hàng ngày một cách thoải mái nhất.

HT (theo khoahoc.tv)