Phát triển cánh tuabin gió phù hợp với đặc thù của Việt Nam

Thời gian qua, Việt Nam đã triển khai nhiều chính sách liên quan đến phát triển năng lượng xanh, sạch như: Chiến lược quốc gia về tăng trưởng xanh giai đoạn 2021-2030, tầm nhìn 2050; Chiến lược phát triển năng lượng quốc gia Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2045; Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia thời kỳ 2021 - 2030, tầm nhìn đến năm 2050 (Quy hoạch điện VIII)… Với lợi thế về địa lý, khí hậu, năng lượng gió và năng lượng mặt trời là một trong những giải pháp được ưu tiên phát triển và ứng dụng trong các chính sách trên.

Nhà máy Điện gió Bạc Liêu có 62 turbin điện với tổng công suất dự tính 99MW. Ảnh: Phan Tuấn Anh/TTXVN

Với năng lượng gió, tại Việt Nam, các vùng đồng bằng, ven biển và một số khu vực có tốc độ gió khá tốt đã được đầu tư xây dựng các dự án điện gió công suất lớn để hòa vào lưới điện quốc gia. Tuy nhiên, việc khai thác nguồn năng lượng gió vẫn chưa tương xứng với tiềm năng sẵn có, đặc biệt là tại các khu vực có tốc độ gió trung bình và thấp; việc thiết kế và phát triển các mẫu cánh tuabin gió phù hợp với điều kiện khí hậu, địa hình của từng vùng vẫn chưa được nghiên cứu cụ thể, đặc biệt là tại những khu vực có tốc độ gió thấp.

Từ thực tế trên, nhóm nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu phát triển công nghệ năng lượng tái tạo, Viện Khoa học công nghệ Năng lượng và Môi trường (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) đã thực hiện đề tài cấp Viện Hàn lâm “Nghiên cứu thiết kế, mô phỏng và chế tạo mẫu cánh tuabin gió phù hợp với tốc độ gió thấp ở Việt Nam” (mã số: VAST07.01/22-23). Mục tiêu của nghiên cứu là thiết kế và mô phỏng mẫu cánh tuabin gió hoạt động hiệu quả trong điều kiện tốc độ gió thấp, đặc thù của Việt Nam, nhằm nâng cao hiệu suất vận hành và giảm chi phí sản xuất, thúc đẩy tự chủ công nghệ trong lĩnh vực năng lượng tái tạo.

Tiến sỹ Lê Quang Sáng, Chủ nhiệm đề tài cho biết, nhóm nghiên cứu đã phát triển thành công các mẫu cánh tuabin gió mới dựa trên một số mẫu cánh gốc đã có trước đó trên thị trường. Các mẫu cánh mới được tối ưu về hình dạng để tăng hiệu suất hóa khí động học thông qua điều chỉnh các thông số như độ dày lớn nhất, vị trí độ dày lớn nhất, độ cong lớn nhất và vị trí độ cong lớn nhất. Kết quả mô phỏng bằng phần mềm Ansys Fluent (phần mềm tính toán thủy động lực học mạnh nhất) cho thấy các mẫu cánh mới có hiệu suất khí động học cao hơn so với mẫu cánh gốc.

Nhóm nghiên cứu cũng hoàn thiện quy trình mô phỏng và chế tạo các mẫu cánh thực tế và đã được kiểm chứng trong hầm gió của Viện Cơ khí Động lực thuộc Đại học Bách khoa Hà Nội. Những mẫu cánh này không chỉ nâng cao hiệu suất khí động học mà còn mở ra cơ hội phát triển hoàn thiện các cánh tuabin gió công suất nhỏ, đáp ứng nhu cầu phát triển năng lượng bền vững cho các khu vực nông thôn, vùng sâu, vùng xa và các khu vực có tốc độ gió thấp khác.

Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã phát triển và chế tạo thành công 5 mẫu cánh tuabin gió gồm: VAST-EPU-E387, VAST-EPU-S1010, VAST-EPU-S1223, VAST-EPU-NACA0009 và VAST-EPU-NACA6409, có kích thước từ 25 x 15 (10) x (3 - 5) cm. Các mẫu cánh được làm từ vật liệu composite, đảm bảo độ bền và hiệu quả trong điều kiện tốc độ gió thấp và hiện đang được lưu giữ tại Viện Khoa học công nghệ Năng lượng và Môi trường. Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu còn hoàn thiện 5 bộ bản vẽ thiết kế chi tiết cho các mẫu cánh mới, phục vụ công tác nghiên cứu và triển khai ứng dụng trong tương lai. Các kết quả nghiên cứu đã được công bố trong các bài báo khoa học uy tín trong nước và quốc tế như trên các tạp chí quốc tế danh mục SCIE/Scopus đề cập đến các phân tích khí động học và tiềm năng phát triển điện gió ngoài khơi tại Việt Nam.

Tiến sỹ Lê Quang Sáng chia sẻ, nghiên cứu là bước khởi đầu quan trọng để tiếp tục hoàn thiện và phát triển các cánh tuabin gió phù hợp với điều kiện tốc độ gió thấp tại Việt Nam, hướng đến việc khai thác hiệu quả hơn nguồn năng lượng gió. Trong thời gian tới, nhóm nghiên cứu sẽ tập trung cải thiện quy trình thiết kế và chế tạo cánh hoàn chỉnh, đặc biệt là việc làm nhẵn bề mặt mẫu cánh và lựa chọn vật liệu phù hợp hơn nhằm giảm hệ số cản của mẫu cánh. Ngoài ra, việc ứng dụng các công cụ hiện đại như trí tuệ nhân tạo (AI) vào thiết kế sẽ được xem xét nhằm nâng cao hiệu suất khí động học.

Giáo sư, Tiến sỹ Trịnh Văn Tuyên, thành viên Hội đồng khoa học Viện Khoa học công nghệ Năng lượng và Môi trường đánh giá, nghiên cứu này đã đánh dấu bước tiến quan trọng trong việc thiết kế và chế tạo mẫu cánh tuabin gió dành riêng cho vùng tốc độ gió thấp. Điểm nhấn của nghiên cứu là khả năng cải thiện hiệu suất khí động học so với các thiết kế cánh truyền thống, nhờ ứng dụng phương pháp thiết kế hiện đại bằng phần mềm mô phỏng động lực học chất lưu (CFD) tiên tiến. Kết quả nghiên cứu không chỉ đáp ứng các yêu cầu về hiệu quả vận hành mà còn mở ra cơ hội ứng dụng thực tế, góp phần quan trọng vào việc tăng khả năng khai thác nguồn năng lượng gió tại Việt Nam.

Diệu Thúy (TTXVN)