Trung Quốc thử nghiệm hệ thống điện gió trên không ở độ cao 4.000 m

Hệ thống phát điện gió trên không thuộc cấp độ độ cao 4.000 m trong chuyến bay thử nghiệm tại tỉnh Hồ Nam, Trung Quốc. Ảnh: China Daily

Trung Quốc vừa tiến thêm một bước quan trọng trong nghiên cứu công nghệ điện gió trên không. Theo đó, hệ thống phát điện đầu tiên trên thế giới thuộc cấp độ độ cao 4.000 m hoàn thành chuyến bay thử nghiệm tại thành phố Nhạc Dương, tỉnh Hồ Nam. Đáng chú ý, đây là lần đầu tiên hệ thống được thử nghiệm trong môi trường đô thị, hướng tới khả năng cung cấp điện cho những khu vực có mật độ dân cư và nhu cầu tiêu thụ năng lượng cao.

Theo China Daily, hệ thống mang tên Stratosphere Airborne Wind Energy System do Công ty Beijing SAWES TO ONE Technology phát triển. Công nghệ sử dụng một thiết bị bay chứa khí heli để đưa các mô-đun phát điện trọng lượng nhẹ lên độ cao vài kilomet, tận dụng nguồn gió ở tầng khí quyển cao để phát điện liên tục. Điện năng sau đó được truyền xuống mặt đất thông qua hệ thống dây cáp nối.

KHAI THÁC NGUỒN GIÓ Ở ĐỘ CAO LỚN

Theo thông tin từ nhà phát triển, hệ thống có chiều dài 67 m, chiều rộng 40 m và chiều cao 23 m, độ cao bay tối đa được thiết kế lên tới 4.000 m. Điện áp đầu ra nằm trong khoảng 10-35 kV, trong khi tuổi thọ thiết kế của thiết bị đạt 20 năm.

Lợi thế cốt lõi của phương pháp này nằm ở đặc điểm của nguồn gió trên cao. Theo ông Dun Tianrui, nhà sáng lập kiêm Giám đốc điều hành Beijing SAWES TO ONE Technology, gió ở độ cao lớn có tốc độ cao hơn, hướng gió ổn định hơn và mật độ năng lượng lớn hơn so với nhiều khu vực gần mặt đất.

Đây là nguồn tài nguyên năng lượng tái tạo còn chưa được khai thác trên quy mô lớn.

Nếu được thương mại hóa thành công, công nghệ điện gió trên không có thể bổ sung một phương thức khai thác năng lượng mới, bên cạnh điện gió trên bờ và điện gió ngoài khơi.

Một điểm đáng chú ý khác là hệ thống không cần sử dụng diện tích đất lớn để xây dựng các tháp turbine và hạ tầng đi kèm. Điều này có thể tạo lợi thế tại những khu vực có quỹ đất hạn chế, mật độ dân cư cao hoặc điều kiện địa hình không thuận lợi cho việc phát triển các trang trại điện gió truyền thống.

Theo nhà phát triển, công nghệ này còn có tiềm năng giảm một phần chi phí xây dựng hạ tầng truyền tải điện, đặc biệt là các tuyến truyền tải siêu cao áp phục vụ những dự án năng lượng mới. Tuy nhiên, hiệu quả kinh tế thực tế vẫn cần được đánh giá qua các giai đoạn vận hành và triển khai ở quy mô lớn hơn.

HƯỚNG TỚI CUNG CẤP ĐIỆN CHO ĐÔ THỊ

Điểm khác biệt của cuộc thử nghiệm tại Nhạc Dương là hệ thống được kiểm tra trong môi trường đô thị, thay vì chỉ hoạt động tại những khu vực biệt lập hoặc không có người sinh sống.

Theo ông Dun Tianrui, thử nghiệm nhằm đánh giá khả năng vận hành an toàn và ổn định của thiết bị khi bay gần khu dân cư và nơi tập trung đông người. Mục tiêu dài hạn của doanh nghiệp là đưa hệ thống vào sử dụng tại những khu vực đông dân cư, nơi nhu cầu tiêu thụ điện lớn.

Thay vì chỉ phục vụ các khu vực không có người ở hoặc những địa điểm có nhu cầu cung cấp điện đặc thù, hệ thống này được thiết kế để có thể kết nối trực tiếp với lưới điện chính tại các thành phố. 

Ông Dun Tianrui Nhà sáng lập kiêm Giám đốc điều hành Beijing SAWES TO ONE Technology

Các hạng mục thử nghiệm bao gồm kiểm tra khả năng duy trì ổn định tư thế trong điều kiện luồng không khí phức tạp, cũng như đánh giá hiệu suất hoạt động trong môi trường có từ trường phức tạp.

Ông Cai Rong, nhà nghiên cứu tại Viện Nghiên cứu Thông tin Hàng không Vũ trụ thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, nhận định chuyến bay thử nghiệm chủ yếu nhằm kiểm chứng độ tin cậy của toàn bộ hệ thống trên không. Đồng thời, thử nghiệm đánh giá tính khả thi của việc triển khai thiết bị trong điều kiện thực tế tại khu vực đô thị, cũng như khả năng tổ chức triển khai nhanh tại hiện trường.

Theo ông Cai, kết quả này tạo động lực thúc đẩy quá trình chuyển công nghệ điện gió trên không từ giai đoạn kiểm chứng kỹ thuật sang ứng dụng công nghiệp.

Nếu đáp ứng được các yêu cầu về an toàn, độ ổn định và khả năng kết nối lưới điện, hệ thống có thể mở rộng phạm vi ứng dụng, không chỉ phục vụ các khu vực xa xôi mà còn trở thành một nguồn cung bổ sung cho những trung tâm tiêu thụ điện lớn.

MỞ RỘNG KHẢ NĂNG TIẾP CẬN NĂNG LƯỢNG SẠC

Ngoài các đô thị, công nghệ điện gió trên không còn được kỳ vọng phục vụ những khu vực khó tiếp cận nguồn điện hoặc phải chịu chi phí cung cấp điện cao.

Theo Beijing SAWES TO ONE Technology, nhờ khả năng tự phát điện và triển khai linh hoạt, hệ thống có thể cung cấp năng lượng sạch cho các vùng núi hẻo lánh, hải đảo, khu vực khai thác mỏ và các khu công nghiệp.

Đây là những địa bàn mà việc xây dựng đường dây truyền tải điện hoặc mở rộng lưới điện truyền thống thường đòi hỏi chi phí đầu tư lớn. Một hệ thống phát điện có khả năng triển khai linh hoạt có thể góp phần giảm sự phụ thuộc vào các nguồn cung điện từ bên ngoài, dù mức độ hiệu quả còn phụ thuộc vào điều kiện gió, công suất phát điện và khả năng lưu trữ năng lượng.

Công nghệ này cũng phù hợp với định hướng đa dạng hóa các giải pháp khai thác năng lượng tái tạo mà Trung Quốc đang theo đuổi.

Việc thử nghiệm thành công hệ thống tại Nhạc Dương vì vậy được xem là một bước tiến trong quá trình hiện thực hóa hướng nghiên cứu này.

Công nghệ điện gió trên không không chỉ thu hút sự quan tâm trong nước mà còn nhận được sự chú ý của các đại biểu quốc tế tham dự Hội nghị xúc tiến dự án hợp tác năng lượng Trung Quốc - châu Phi lần thứ ba, tổ chức tại Nhạc Dương hồi đầu tháng 11/2026. Triển vọng khai thác nguồn điện sạch với chi phí thấp được kỳ vọng sẽ mở ra thêm cơ hội hợp tác công nghệ và đầu tư giữa Trung Quốc với các quốc gia châu Phi.

Ông Abubaker Bensaud, Đại diện Đại sứ quán Libya tại Trung Quốc cho rằng thành phố này có thể ứng dụng công nghệ và trí tuệ nhân tạo (AI) để sản xuất điện và năng lượng với chi phí thấp, phục vụ người dân. "Là một quốc gia châu Phi, chúng tôi tin tưởng các doanh nghiệp Trung Quốc và hoan nghênh họ đến đầu tư tại đất nước chúng tôi," ông Abubaker Bensaud nói. 

THÁCH THỨC TỪ THỬ NGHIỆM ĐẾN THƯƠNG MẠI HÓA

Dù mở ra triển vọng mới, điện gió trên không vẫn là lĩnh vực cần tiếp tục hoàn thiện trước khi có thể triển khai rộng rãi. Một trong những vấn đề quan trọng là bảo đảm an toàn vận hành, đặc biệt khi thiết bị hoạt động ở độ cao lớn và gần khu vực dân cư.

Ngoài khả năng duy trì ổn định trong các điều kiện thời tiết khác nhau, hệ thống còn phải chứng minh được độ bền của nền tảng bay, dây cáp truyền tải điện và các mô-đun phát điện trong thời gian dài. Việc kiểm soát hoạt động bay, ứng phó với gió mạnh, giông bão và các tình huống khẩn cấp cũng là những yêu cầu không thể bỏ qua.

Bên cạnh đó, hiệu quả đầu tư cần được đánh giá trên cơ sở tổng chi phí sản xuất, lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng và kết nối với lưới điện. Khả năng cung cấp điện liên tục cũng cần được xem xét trong mối tương quan với tính biến động của nguồn gió và nhu cầu lưu trữ năng lượng.

Theo ông Dun Tianrui, doanh nghiệp sẽ tiếp tục nâng cấp công nghệ và cải tiến hiệu suất nhằm khai thác nguồn gió ở những độ cao lớn hơn.

Từ một thử nghiệm kỹ thuật, điện gió trên không đang hướng tới mục tiêu trở thành một giải pháp bổ sung cho hệ thống năng lượng tái tạo. Nếu vượt qua được những thách thức về công nghệ, an toàn và chi phí, phương thức khai thác năng lượng này có thể mở rộng không gian phát triển điện gió, đưa nguồn năng lượng sạch đến gần hơn với các trung tâm đô thị và những khu vực còn hạn chế về hạ tầng điện.