Turbine điện gió độc đáo

Turbine điện gió không cánh quạt ở Tây Ban Nha

Turbine điện gió không cánh quạt

Một công ty của Tây Ban Nha đang phát triển các turbine điện gió không có cánh quạt, tạo ra năng lượng bằng cách rung lên dưới tác dụng của các dòng xoáy không khí.

Được tạo ra vào năm 2010, công ty khởi nghiệp Vortex đã tưởng tượng ra một mô hình turbine điện gió trục ngang hoạt động không có cánh quạt (bladeless), được làm bằng sợi thủy tinh và carbon ở dạng hình nón. Nó tạo ra điện từ các dao động cơ học bằng cách bắt các dòng không khí xoáy, trong khi các turbine điện gió truyền thống có 3 cánh quạt, khai thác các dòng không khí nhiều lớp (thường xuyên và một chiều).

Các dòng không khí xoáy hình thành khi gió gặp một công trình kiến trúc cố định, từng làm nhiều kiến trúc sư trong quá khứ sợ hãi (cầu treo Tacoma ở Mỹ bị sập dưới tác dụng của xoáy không khí vào năm 1940). Ở chân cột buồm turbine điện gió Vortex được đặt các vòng từ tính lớn, bằng cách đẩy nhau, làm nổi bật chuyển động dao động (từ 2 m/s đến 15 m/s trong trường hợp mô hình nhỏ nhất mà Vortex dự kiến). Sau đó, điện năng được sản xuất bằng cách chuyển đổi cơ năng.

Các nhà thiết kế turbine điện gió Vortex nêu những ưu điểm nổi bật của công trình này: Giảm một nửa chi phí sản xuất, giảm đáng kể chi phí bảo trì, giảm tác động tới âm thanh, thậm chí giảm rủi ro cho các loài chim. Theo Vortex, tổng chi phí sản xuất năng lượng có thể giảm khoảng 40%.

Tuy nhiên, với công suất ngang nhau, những turbine điện gió của Vortex sẽ sản xuất ít điện hơn 30% so với turbine điện gió truyền thống. Vortex có kế hoạch triển khai 3 phiên bản turbine điện gió. Loại nhỏ nhất được gọi là Vortex Atlantis, cao 3m, chỉ nặng 10kg, có công suất giới hạn 100 W, xấp xỉ công suất của 5-10 đèn tiêu thụ thấp (tương tự đèn compact). Nó có thể được lắp đặt ở những khu vực có nhu cầu điện hạn chế, chủ yếu ở các nước đang phát triển có nhiều gió. Hai mẫu turbine điện gió khác có công suất 4 kW (Mini, cao 12,5m) và 1 MW (Gran, cao 170m) sẽ có nhiều khả năng được bán trên thị trường châu Âu.

Các turbine điện gió của Vortex đã thu hút sự quan tâm của công chúng, bằng chứng là chiến dịch huy động vốn từ cộng đồng cho phép công ty khởi nghiệp Vortex huy động được 65.315 USD. Hoạt động này nhằm tăng cường sự đón nhận của công chúng đối với mô hình turbine điện gió mới này trong khi nhiều dự án điện gió gặp phải hội chứng Nimby (viết tắt của cụm từ “không phải ở sân sau của tôi”, là phong trào phản đối của cư dân đối với các dự án điện gió trong khu vực địa phương).

Theo các nhà thiết kế của Vortex, chuyển động dao động của các turbine điện gió này sẽ không thể nghe thấy bởi con người (tần số dưới 20 Hz). Tốc độ dao động của cột buồm thực sự sẽ rất thấp so với tốc độ quay các cánh quạt của turbine điện gió thông thường.

Tuy nhiên, việc thử nghiệm các turbine điện gió này trong điều kiện thực tế vẫn còn phải chứng minh rằng chúng có thể dao động dưới tác dụng của gió một cách an toàn hoàn toàn. Tính khả thi trong vận hành, đặc biệt là việc chuyển đổi các rung động cơ học thành điện năng, là không chắc chắn. Các nhà quan sát trong lĩnh vực điện gió vẫn đang thận trọng với loại turbine điện gió mới này.

Turbine điện gió không cánh quạt ở Tây Ban Nha

Nezzy - turbine điện gió đặc biệt nhất thế giới

Mùa thu năm 2020, turbine điện gió nổi trên nước mang tên “Nezzy2” đã được thử nghiệm trong 2 tháng rưỡi tại vịnh Greifswald, biển Baltic. Công trình có điểm đặc biệt gồm 2 cột buồm và 6 cánh quạt.

Cấu trúc turbine điện gió nổi trên mặt nước Nezzy2 do nhóm EnBW và Aerodyn (Đức) thiết kế bao gồm 2 turbine điện gió được sắp xếp theo hình chữ Y và gắn vào cùng một phao. Phao sẽ được giữ chìm một phần và được neo vào đáy biển bằng 6 dây xích.

Theo các nhà thiết kế, turbine điện gió đôi độc đáo này có thể tự động điều chỉnh theo hướng gió, tăng gấp đôi công suất trên mặt nước. Ngoài ra, điểm tiếp gió của turbine thấp hơn nhiều so với chỉ một turbine lớn duy nhất, điều này mang lại cho mô hình tính ổn định cao hơn trên mặt nước. Nhưng nó cũng không đón được các luồng gió mạnh hơn như các turbine đơn cổ điển ngoài khơi.

Từng chiếc turbine đơn trong bộ đôi turbine điện gió của nguyên mẫu Nezzy2 cao 18m (tỷ lệ 1:10 so với dự án hoàn thiện) được thử nghiệm ở biển Baltic với một rotor có đường kính 15m. Trong giai đoạn thử nghiệm, cấu trúc turbine được trang bị 180 cảm biến để đo đạc chuyển động của nó khi tiếp xúc với các hướng và tốc độ gió khác nhau cũng như độ cao và hướng sóng khác nhau.

Nhóm EnBW cho biết, các cuộc thử nghiệm thực hiện vào mùa xuân 2020 tại biển Baltic đã thành công. Nguyên mẫu turbine Nezzy2 được đặt trong điều kiện sóng và gió hoàn toàn khắc nghiệt, đối mặt với một cơn bão lớn vào giữa tháng 10-2020. Nhóm nghiên cứu cho biết: Quy mô kích thước khi hoàn thiện của Nezzy2 có thể chịu được điều kiện sóng và gió tương đương với một cơn bão từ cấp 4 đến cấp 5 với những con sóng cao tới 30m.

EnBW và Aerodyn hiện muốn thử nghiệm mô hình Nezzy2 ở mức 15MW. Các cuộc thử nghiệm sắp tới được lên kế hoạch tại Trung Quốc vào cuối năm 2021 hoặc đầu năm 2022.

Các nhà thiết kế của Vortex nêu những ưu điểm nổi bật của turbine điện gió không cánh quạt: Giảm một nửa chi phí sản xuất, giảm đáng kể chi phí bảo trì, giảm tác động tới âm thanh, thậm chí giảm rủi ro cho các loài chim. Tổng chi phí sản xuất năng lượng có thể giảm khoảng 40%.

S.Phương