Trung Quốc đưa turbine điện gió lên độ cao 4 km: Cách tạo điện kỳ lạ không cần dựng cột khổng lồ

Tuabin gió trên không thế hệ mới của Trung Quốc mang theo các máy phát điện đến những khu vực có gió mạnh ở độ cao lớn. Ảnh: People's Daily.

Một công ty công nghệ năng lượng Trung Quốc vừa trình diễn hệ thống điện gió trên không, được thiết kế để tạo ra điện ở độ cao lên tới khoảng 4 km. Công nghệ này được kỳ vọng mở ra một hướng khai thác năng lượng gió khác với các trang trại điện gió truyền thống.

Hệ thống S4000 Stratosphere Airborne Wind Energy System (SAWES), do công ty Linyi Yunchuan phát triển, sử dụng một cấu trúc chứa đầy khí heli để đưa các turbine trọng lượng nhẹ lên cao, nơi có những luồng gió mạnh và ổn định hơn. Một sợi dây neo nối hệ thống trên không với mặt đất, đồng thời truyền lượng điện được tạo ra xuống bên dưới.

Cuộc trình diễn mới nhất được công ty tổ chức tại thành phố Nhạc Dương, tỉnh Hồ Nam. Đây là bước tiến đưa công nghệ đến gần môi trường đô thị hơn, sau khi hệ thống hoàn thành đợt xác minh khả năng bay ở độ cao lớn tại vùng Tây Bắc Trung Quốc hồi tháng 8.

Turbine điện gió được đưa lên trời bằng khí heli

Sự ra mắt của S4000 nối tiếp một loạt cuộc thử nghiệm với quy mô ngày càng lớn. Những phiên bản trước đó từng đạt các độ cao khoảng 500 m, 1.000 m, 1.500 m và 2.000 m. S4000 là bước phát triển mới nhất trong quá trình này, dù hiệu quả thương mại cũng như khả năng cung cấp điện ổn định của hệ thống vẫn cần được kiểm chứng.

S4000 sử dụng một cấu trúc lớn chứa đầy khí heli để đưa thiết bị phát điện lên khỏi mặt đất. Nền tảng này dài khoảng 67 m, rộng 40 m và cao 23 m, có hình dáng tương tự một chiếc khí cầu cỡ lớn. Theo truyền thông Trung Quốc, hệ thống được thiết kế để mang tải trọng hữu ích trên không vượt quá 1.000 kg.

Khi lên đến độ cao hoạt động, gió đi qua một ống dẫn bên trong cấu trúc và làm quay các turbine để tạo ra điện. Sợi dây neo giữ nền tảng trên không kết nối với mặt đất, đồng thời đóng vai trò là đường truyền điện đến người sử dụng bên dưới.

Khác với turbine điện gió thông thường cần các cột tháp cao cùng hệ thống móng lớn, thiết kế trên không này hướng tới khả năng vận hành mà không cần những công trình cố định có quy mô tương đương.

Linyi Yunchuan cho biết cách tiếp cận này có thể giảm diện tích đất cần sử dụng và giúp công nghệ ít phụ thuộc hơn vào đặc điểm địa hình tại từng khu vực. Công ty cũng công bố tuổi thọ thiết kế của hệ thống là 20 năm.

Tuy nhiên, độ bền của thiết bị trong thời gian dài vẫn cần được chứng minh qua quá trình vận hành thực tế. Hệ thống sẽ phải liên tục đối mặt với gió mạnh ở độ cao lớn, thời tiết thay đổi và các lực tác động cơ học.

Điện gió trên không, cấp điện ngay gần nơi tiêu thụ

Cuộc trình diễn mới nhất tại Nhạc Dương tập trung vào việc triển khai hệ thống trong điều kiện vận hành thực tế ở khu vực gần đô thị. Theo công ty, S4000 đã hoàn thành đợt xác minh khả năng bay ở độ cao khoảng 4 km tại vùng Tây Bắc Trung Quốc hồi tháng 8. Thử nghiệm bao gồm các công đoạn đưa hệ thống lên cao, duy trì trạng thái lơ lửng, kiểm tra khả năng phát điện và thu hồi thiết bị.

Một lãnh đạo công ty cho biết khả năng kết nối với lưới điện và khoảng cách tới người tiêu thụ là những yếu tố quan trọng trong quá trình phát triển công nghệ. Dù vậy, phương án này cũng đặt ra những yêu cầu riêng về kỹ thuật và hạ tầng.

Sợi dây neo phải đủ ổn định về mặt kết cấu, đồng thời đảm nhiệm việc truyền tải điện. Nền tảng bay cũng cần chịu được những thay đổi của điều kiện gió và có thể được thu hồi an toàn.

Việc vận hành hệ thống gần khu vực đông dân cư còn đòi hỏi đánh giá kỹ các quy định về không phận, rủi ro do thời tiết và phương án ứng phó khẩn cấp.

Đến nay, công ty chưa công bố số liệu chi tiết về công suất phát điện của S4000, lượng điện tạo ra trong cuộc trình diễn hay chi phí sản xuất mỗi kWh điện. Đây sẽ là những thông số then chốt để xác định liệu công nghệ này có thể cạnh tranh với các hệ thống điện gió và điện mặt trời đã được triển khai rộng rãi hay không.

Điện gió trên không đang thu hút sự quan tâm của nhiều quốc gia, bởi các luồng gió ở độ cao lớn thường mạnh và ổn định hơn so với gió gần mặt đất. Về lý thuyết, điều này có thể giúp những hệ thống bay khai thác được nhiều năng lượng hơn mà không cần đến các cột tháp và móng bê tông đồ sộ như turbine điện gió truyền thống.