Đăng ký thành viên

Công nghệ cảm biến dưới bề mặt nhằm nâng cao hiệu quả chôn cáp điện ngầm

Các công nghệ cảm biến và mô tả đặc điểm dưới bề mặt tiên tiến là yếu tố then chốt trong việc chôn cáp điện ngầm (Ảnh st)

Bộ Năng lượng Mỹ (DOE) gần đây đã khởi động một chương trình thuộc Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến về Năng lượng Mỹ (ARPA-E) có tên là Đại tu lưới điện với ngầm hóa chủ động, tốc độ cao để đảm bảo độ tin cậy, độ dẻo dai và an ninh (GOPHURRS). DOE đã phân bổ 34 triệu USD cho 12 dự án tại 11 bang, nhằm hiện đại hóa và củng cố lưới điện thông qua việc phát triển các công nghệ chôn cáp điện ngầm hiệu quả chi phí, tốc độ cao và an toàn.

Bộ trưởng Năng lượng Mỹ Jennifer M. Granholm phát biểu trong thông cáo báo chí của DOE: "Hiện đại hóa lưới điện quốc gia là thiết yếu để xây dựng một tương lai năng lượng sạch, giúp giảm chi phí năng lượng cho người lao động Mỹ và tăng cường an ninh quốc gia."

Việc phụ thuộc vào đường dây điện trên không nhiều khi dẫn đến mất điện trên diện rộng khi thời tiết cực đoan xảy ra. Những cơn bão như Beryl vào tháng 7/2024, khiến 250.000 người dân bang Texas bị mất điện trong ít nhất một tuần, đã phơi bày các điểm yếu của lưới điện trên không tại Mỹ.

Viện Điện lực Edison (EEI) nêu rõ rằng các đường dây điện ngầm có độ tin cậy cao gấp 8–10 lần so với các đường dây trên không, nhưng chưa đến 20% đường dây điện tại Mỹ chôn ngầm. Các lý do bao gồm chi phí, có thể cao hơn gấp 5–10 lần so với lắp đặt đường dây trên không, và các vấn đề an toàn liên quan đến các phương pháp lắp đặt ngầm (chẳng hạn như đào hào, có thể gây hư hại các tiện ích ngầm khác). Các công trình lắp đặt ngầm cũng kéo dài các đoạn đường vòng giao thông và gián đoạn đến bề mặt đất. Trong khi đó, một số quốc gia khác có tỷ lệ đường dây điện ngầm cao hơn Mỹ, chẳng hạn như Pháp (40%), Đức (70%) và Hà Lan (90%).

Để giải quyết một phần vấn đề này, dự án "Cảm biến dưới bề mặt tiên tiến thời gian thực sử dụng Trí tuệ nhân tạo và Máy bay không người lái” đã được tài trợ 3,3 triệu USD. Dự án này sẽ kết hợp chuyên môn công nghệ của Công ty Oceanit (bang Honolulu, Mỹ) với năng lực nghiên cứu hàng đầu của Đại học Houston (UH, bang Texas, Mỹ) để phát triển một hệ thống cảm biến dưới bề mặt tiên tiến, giúp hướng dẫn việc lắp đặt cáp điện ngầm một cách an toàn và hiệu quả.

Mục tiêu của dự án là tạo ra một hệ thống cảm biến dưới bề mặt có độ phân giải cao và thời gian thực, sử dụng máy bay không người lái (UAV), công nghệ đo điện trở suất điện từ (EMT) và học máy (machine learning) để phát hiện các chướng ngại vật dưới lòng đất trước mũi khoan, giúp giảm thiểu hư hại đối với cơ sở hạ tầng hiện có và cho phép quá trình lắp đặt êm ả hơn. Nếu thành công, dự án sẽ tạo ra một nguyên mẫu có khả năng tạo ra hình ảnh ngầm có độ phân giải cao gần thời gian thực trong quá trình khoan theo chiều ngang (HDD).

Phó Giáo sư Kỹ thuật Điện và Máy tính Jiefu Chen tại UH, tin rằng hệ thống cảm biến dưới bề mặt này có thể giúp giảm đáng kể chi phí HDD cho việc lắp đặt các tiện ích ngầm. "Việc thúc đẩy HDD mang lại nhiều lợi ích môi trường so với các phương pháp đào hào truyền thống và giúp tăng cường độ dẻo dai của lưới điện," ông Chen nói.

Ông Chen tập trung vào việc thiết kế các ăngten điện từ lắp đặt trên UAV và chuỗi khoan HDD, cũng như tối ưu hóa hệ thống tạo hình ảnh dưới bề mặt. Phó Giáo sư Yueqin Huang, chuyên ngành Công nghệ Khoa học Thông tin, phụ trách xử lý tín hiệu địa vật lý cần thiết để tạo ra các hình ảnh chính xác dưới bề mặt trước mũi khoan, trong khi Phó Giáo sư Xuqing Wu, chuyên ngành Hệ thống Thông tin Máy tính, đang tích hợp học máy để mô hình hóa nhanh hơn và tạo hình ảnh thời gian thực.

Ông Chen cho biết: "Các công nghệ cảm biến và mô tả đặc điểm dưới bề mặt tiên tiến là thiết yếu đối với việc ngầm hóa các cáp điện ngầm. Sáng kiến này có thể nâng cao độ dẻo dai của lưới điện trước các thảm họa thiên nhiên như cháy rừng và bão lớn."

Biên dịch: Bùi Thị Thu Hường

Theo “ecmag”, tháng 1/2025