Công nghệ xe F1 giúp tủ lạnh siêu thị hoạt động hiệu quả hơn ra sao?

Không phải mọi đổi mới trong đua xe F1 đều xuất hiện trên những siêu xe tốc độ cao. Một số lại được ứng dụng ở những nơi rất đỗi đời thường - như khu thực phẩm ướp lạnh trong siêu thị gần nhà bạn. Những tủ lạnh không có cửa, cho phép khách hàng dễ dàng lấy chai nước ngọt, thực chất đang sử dụng một trong những công nghệ khí động học tiên tiến của F1, được chuyển giao từ chính đội đua Williams.

Về nguyên lý, không khí lạnh được thổi từ phía trên xuống đáy tủ rồi được thu hồi để tuần hoàn. Tuy nhiên, trên thực tế, một lượng lớn khí lạnh sẽ thoát ra môi trường xung quanh, làm giảm hiệu suất và buộc hệ thống ngưng tụ phải hoạt động quá tải. Nhờ một giải pháp vay mượn từ cánh gió sau của xe đua F1, vấn đề này đã được khắc phục.

Cụ thể, đó là airfoil - cánh gió với thiết kế dải kim loại mỏng dạng lưỡi dao được gắn vào mép trước của mỗi kệ trong tủ mát. Sản phẩm này do công ty Aerofoil Energy (Anh) phát triển, dựa trên công nghệ của Williams Advanced Engineering, khi đó còn là một bộ phận trực thuộc Tập đoàn Williams F1. Hình dạng được thiết kế để ngăn không khí lạnh tràn ra lối đi trong siêu thị.

Với hàng triệu USD đầu tư vào các công cụ và công nghệ động lực học chất lưu, các đội đua F1 đặc biệt thành thạo trong việc kiểm soát luồng khí. Đến năm 2025, xe F1 có thể tạo ra lực ép xuống tương đương khoảng 800 kg chỉ ở vận tốc 240 km/h, vì vậy không ngạc nhiên khi các công nghệ này dần được ứng dụng ra ngoài đường đua.

Tạp chí Ingenia của Viện Kỹ thuật Hoàng gia Anh đã mô tả quá trình hình thành các nguyên mẫu. Ban đầu, ông Paul McAndrew, CEO của Aerofoil Energy, suýt từ chối khi Williams đề xuất hợp tác, nhưng nhanh chóng bị thuyết phục.

"Chúng tôi tin rằng đây có thể là thiết bị khí động học gần như hoàn hảo nhất để điều khiển luồng khí trong một chiếc tủ lạnh", ông McAndrew chia sẻ.

Không lâu sau, người ta xác định rằng công nghệ này có thể giúp tiết kiệm tới 30% chi phí năng lượng cho các tủ mát. Thậm chí, việc lắp đặt còn rất nhanh chóng, không cần đóng cửa siêu thị, giúp giảm thêm chi phí vận hành.

Airfoil vốn là một dạng cánh có khả năng tạo lực nâng. Khi lật ngược, nó tạo ra lực ép xuống nhờ hai bề mặt: một cong và một phẳng. Không khí đi qua phần cong sẽ có tốc độ cao hơn, khiến phần không khí chậm hơn tạo ra áp suất lớn hơn.

Trên xe F1, nguyên lý này tạo ra lực ép xuống mặt đường. Trong trường hợp tủ lạnh siêu thị, nó giúp hướng luồng khí lạnh quay trở lại bên trong tủ.

Williams đã sử dụng bộ công cụ mô phỏng CFD để tinh chỉnh hình dạng airfoil, sao cho phù hợp với tốc độ không khí thấp hơn trong tủ mát, đồng thời đảm bảo sản phẩm có thể được sản xuất và triển khai với chi phí thấp. Khi được lắp đặt, các dải nhôm này sẽ dẫn luồng "màn khí lạnh" thổi xuống phía trước tủ quay trở lại khu vực chứa sản phẩm.

Theo Ingenia, khu vực tủ mát chiếm hơn một nửa tổng chi phí năng lượng của một siêu thị, vì vậy chỉ cần tiết kiệm một tỷ lệ nhỏ cũng mang lại hiệu quả rất lớn. Công nghệ đơn giản nhưng hiệu quả này đã được đề cử Giải thưởng MacRobert năm 2018.