Các tuabin gió hoạt động theo một nguyên lý rất đơn giản. Năng lượng của gió làm cho 2 hoặc 3 cánh quạt quay quanh 1 rotor. Mà rotor được nối với trục chính và trục chính sẽ truyền động làm quay trục quay máy phát để tạo ra điện.
Các tuabin gió được đặt trên trụ cao để thu hầu hết năng lượng gió. Ở tốc độ 30 mét trên mặt đất thì các tuabin gió thuận lợi: Tốc độ nhanh hơn và ít bị các luồng gió bất thường.
Các tuabin gió có thể sử dụng cung cấp điện cho nhà cửa hoặc xây dựng, chúng có thể nối tới một mạng điện để phân phối mạng điện ra rộng hơn.
Nhìn từ phía ngoài vào một xưởng năng lượng gió thấy được một nhóm các tuabin làm việc và tạo ra điện nhờ các đường dây tiện ích như thế nào? Điện được truyền qua dây dẫn phân phối từ các nhà, các cơ sở kinh doanh, các trường học ...
Hình 7: tuabin 1.5MW đường kính cánh 64 m
4. Phân loại:
Các tuabin gió hiện nay được chia thành 2 loại: a. Tuabin gió trục ngang.
Tua-bin gió trục ngang (hawt) có các phần chính của tuốc bin và máy phát điện đặt nằm ngang, ở phía trên đỉnh của tháp và quay theo hướng đón gió. các tua-bin điều chỉnh theo hướng gió bằng cách sử dụng một bộ cảm biến gió cùng với một động cơ
servo. Hầu hết có một hộp số, biến chuyển động quay chậm của các cánh thành mộtvòng quay nhanh hơn để phù hợp tốc độ quay máy phát điện.
Tua-bin được sử dụng trong các trang trại gió để sản xuất điện thương mại thường là ba cánh và chỉ vào gió nhờ máy tính điều khiển động cơ. Tuốc bin có tốc độ cực cao trên 320 km/h (200 mph), hiệu quả sử dụng cao, và mô-men xoắn thấp, nên có độ tin cậy cao. Các cánh quạt thường có màu xám nhẹ, chiều dài 20m - 40m (66-130 ft) hoặc nhiều hơn. Thép ống tháp chiều cao từ 60 đến 90 mét (200 đến 300 ft). Các cánh quạt xoay từ 10 đến 22 vòng mỗi phút, tốc độ đỉnh không vượt quá 90 mét mỗi giây (300 ft/s).Có một hộp số thường được sử dụng để đẩy mạnh tốc
độ của máy phát điện, mặc dù thiết kế cũng có thể sử dụng ổ đĩa trực tiếp.Một số mô hình hoạt động ở tốc độ không đổi, nhưng có thể nhận được nhiều năng lượng hơn bằng cách thay đổi tốc độ tua bin qua máy biến áp vào hệ thống truyền tải. Tất cả các tua-bin được trang bị với các tính năng bảo vệ để tránh thiệt hại ở tốc độ gió cao nhờ hệ thống phanh.
b. Tuabin gió trục đứng
Tua-bin gió trục dọc (VAWTs) có rotor trục chính bố trí theo chiều dọc trụ máy phát. Lợi thế quan trọng của sự sắp xếp này là tuabin không cần phải được chỉ vào gió để có hiệu quả. Đây là một lợi thế trên các nơi mà các hướng gió thay đổi thường xuyên, ví dụ như khi tích hợp vào các tòa nhà. Những khó khăn bao gồm các tốc
độ quay thấp với mô-men xoắn cao hơn làm tăng
chi phí vận hành(chi phí vận hành cao), và khó
khăntrong việc mô hình hóa dòng chảy gió chính
xác và do đó những thách thức của phân tíchvà thiết kế cánh quạt trước khi chế tạo một mẫu thử nghiệm.
Với một trục thẳng đứng, máy phát điện và hộp số có thể được đặt gần mặt đất, bằng cách sử dụng một ổ đĩa trực tiếp từ lắp ráp cánh quạt hộp số trên mặt đất, do đó tacó thể bảo trì một cách dễ dàng hơn.
Tua-bin gió trục thẳng đứng đã được cải tiến trong nhiều năm: một đơn vị sản xuất lên đến 10 kW được xây dựng bởi Bruce Brill người Israel đi tiên phong trong những năm 1980 Thiết bị được đề cập trong báo cáo năm 1990 của Tiến sĩ Moshe Dan Hirsch,Israel quyết định đầu tư năng lượng và hỗ trợ trong 20 năm tiếp theo.
Các nhà cung cấp tua-bin gió ở Việt Nam
Một số các nhà chế tạo tua-bin gió bao gồm GE, Vestas, Gamesa, Nordex, Furhlaender, IMPSA, Sany…đã cho thấy sự quan tâm của họ đối với thị trường điện gió của Việt Nam. Tuy nhiên, ngoài Furhlaender và GE có các hoạt động cụ thể, các công ty khác mới chỉ thể hiện sự quan tâm bằng việc tổ chức các cuộc gặp gỡvới các nhà phát triển điện gió và tham dự các hội chợ thương mại liên quan.
Furhlaender (có trụ sở tại Đức) đã cung cấp 20 tua-bin gió loại FLMD77 công suất 1,5MW/tua-bin cho REVN. Ngoài ra, Fuhrlaender được cho là đã ký các biên bản ghi nhớ về cung cấp tua-bin với một số nhà đầu tư điện gió khác.
Như một bước chuẩn bị để nắm bắt thị trường, Fuhrlaender thông báo đang xây dựng một nhà máy chế tạo tua-bin gió ởhuyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận. Nhà máy này sẽ chế tạo cánh tua-bin và lắp ráp tua-bin. Diện tích đất cho nhà máy đã được tỉnh Bình Thuận cấp.
GE đã có một nhà máy sản xuất tua-bin gió với vốn đầu tư 61 triệu USD ở Hải Phòng, thành phố cảng ởmiền Bắc. Trong giai đoạn đầu, nhà máy sẽ sản xuất các bộ phận của tua-bin gió để chuyển đến các cơ sở sản xuất của mình trên khắp thếgiới. Tuy nhiên, GE cũng quan tâm đến thị trường trong nước. Gần đây, công ty thông báo đã đạt được thỏa thuận cung cấp tua-bin gió cho Thuận Nhiên Phong, một dự án điện gió ở tỉnh Bình Thuận có tổng công suất là 50 MW.
Hình 3: Nhà máy GE Energy tại Hải Phòng (thuộc Tập đoàn GE Energy) 1.5MW
IMPSA, nhà sản xuất tua-bin gió của Argentina cũng đang hoạt động tích cực ở Việt Nam. Theo truyền thống, IMPSA không chuyên vềchếtạo tua-bin gió. Họmới mởrộng sang lĩnh vực kinh doanh này gần đây để đáp ứng nhu cầu tua-bin gió đang tăng trên thịtrường, đặt biệt ởBrazil. IMPSA đã ký hợp đồng hợp tác chiến lược vềphát triển điện gió
Ở Việt Nam với PetroVietnam, một công ty dầu khí lớn trong nước. Họ đã cùng nhau nhận được diện tích đất hơn 5.000 ha ởBình Thuận và có kếhoạch phát triển khoảng 600 MW công suất điện gió sửdụng các tua-bin gió của IMPSA. Hai bên đang thực hiện một dựán trình diễn - một hệthống cung cấp điện cho đảo Phú Quý, cách tỉnh Bình Thuận khoảng 60 km với công suất 6 MW.
Các nhà sản xuất tua-bin gió của Trung Quốc gần đây thể hiện sự quan tâm đặc biệt đến thị trường điện gió Việt Nam. Đầu tiên là Aventis và tiếp theo là Sany và Shanghai Electric… đã mở văn phòng đại diện ởViệt Nam đểnắm
bắt các động thái của thị trường. Mặc dù các nhà chếtạo Trung Quốc chào bán các tua-bin gió giá rẻ, họvẫn đảm bảo hiệu suất tương đương hoặc thậm chí tốt hơn các tua-bin của các nhà cung cấp phương Tây. Với cách tiếp cận nhưvậy, e rằng, thịtrường Việt Nam sẽtràn ngập các tua-bin gió của Trung Quốc như đã xảy ra đối với các nhà máy nhiệt điện. Điều này có thểxẩy ra khi nhìn vào quá trình tính giá điện của BộCông Thương làm cơsởcho việc xây dựng cơ chế hỗtrợ. Thực tế, cơsởtính giá điện đối với điện gió đã lấy các tua-bin gió của Trung Quốc làm công nghệtham khảo.
Hiện nay, các nhà phát triển có thểchọn mua cột tua-bin gió từcác nhà sản xuất trong nước. Tính đến tháng 7 năm 2010 đã có ba nhà sản xuất cột tua-bin gió. REVN, chủ đầu tư20 tua-bin gió đầu tiên là nhà sản xuất cột mới nhất và là công ty 100% vốn Việt nam. REVN sẽchếtạo cột tua-bin gió để đáp ứng nhu cầu của mình và xuất khẩu. Trên thực tế, trong giai đoạn 1, REVN đã sửdụng cột của chính họcho 15 tua-bin sau. Hai nhà sản xuất khác (VINA HALLA Heavy Industries và CS Wind Tower) xuất khẩu toàn bộ các sản phẩm của họ
Các xu thế đầu tư nguồn năng lượng sạch (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chúng ta đang sống giữa rất nhiều nguồn năng lượng sạch và vô tận như mặt trời, gió, đại dương, thực vật, nguyên tử, lõi Trái đất nhưng câu hỏi về công nghệ và tính kinh tế khi khai thác chúng đã giới hạn trí tưởng tượng của chúng ta.
* Gió ở trên cao:
Ý tưởng: Những turbin gió truyền thống đều ngừng khi gió lặng. Các bong bóng hay rotor làm quay turbine có thể chắn mất những làn gió mạnh, chắc chắn ở độ cao 1000 – 1500 foot (khoảng 300 - 450m ).Công ty Magenn Power có trụ sở ở Ottawa hy vọng sẽ tung ra thị trường loại turbine thương mại đầu tiên ở độ cao rất lớn - một quả khí cầu nhỏ bơm đầy khí heli có đường kính 60 foot ( khoảng 18m) vào năm 2010.
Thực tế: Theo tính toán, nguồn phong năng ở trên cao này có thể cung cấp năng lượng cho toàn địa cầu và có tiềm năng khai khác bằng hơn 100 lần
hiện tại. Nhưng người ta vẫn còn chờ xem có thể vượt qua những rào cản công nghệ để khai thác nguồn năng lượng này một cách kinh tế hay không. * Nhiên liệu xanh :
Ý tưởng: Để có được các dạng nhiên liệu sinh học nguồn gốc từ dầu thực vật đòi hỏi phải có quá trình canh tác và xử lý công phu. Người ta thay đổi cấu trúc gen của các loại tảo để tận dụng lượng tinh dầu mà chúng liên tục tiết ra và sau đó lọc thành nhiên liệu thay thế. Hai công ty Synthetic Genomics, do J. Craig Venter - một nhà kinh doanh, nhà nghiên cứu bộ gen người - điều hành, và Sapphire Energy, do Bill Gates tài trợ, đang tiến hành thử nghiệm một loại tảo để sản xuất loại "nhiên liệu sinh học" vốn là tiền thân của dầu hỏa, xăng máy bay và dầu diesel.
Thực tế: Nhiên liệu từ tảo đã có nhưng chưa được sản xuất một cách kinh tế. Tuy nhiên, rất nhiều công ty đang đầu tư mạnh mẽ vào lĩnh vực này, trong đó phải kể đến các công ty hàng không và dầu khí hùng mạnh. Chính phủ Mỹ đã đồng ý chi 50 triệu USD cho các nghiên cứu về nhiên liệu từ tảo trong năm nay.
* Sóng thế hệ mới:
Ý tưởng: Năng lượng sinh ra từ dao động của sóng có thể được chuyển hóa để vận hành các máy phát điện.Ít nhất hiện có ba mươi công ty đang phát triển công nghệ thu năng lượng từ sóng. Công ty Pelamis Wave Power của Scotland đã phát minh ra công cụ vận hành "nông trại sóng" thương mại đầu tiên chính thức đi vào hoạt động vào năm 2008 ở ngoài khơi bờ biển Bồ Đào Nha. Mỗi cỗ máy có đường kính khoảng 4m có thể cung cấp đủ điện năng cho 500 hộ gia đình.
Thực tế: Dù năng lượng từ sóng chưa có tính cạnh tranh nhưng theo nghiên cứu của Viện Greentech Media/Prometheus, thị trường năng lượng đại dương các loại có thể đạt giá trị 500 triệu USD mỗi năm trong vòng 5 năm tới, công suất có thể tăng lên 100 lần, đạt 1 tỷ watt.
Ý tưởng: Nhiệt hạch hạt nhân - một phản ứng nguyên tử cung cấp năng lượng cho các vì sao - có thể được sử dụng để tạo ra năng lượng sạch. Công ty đang theo đuổi ý tưởng: Năm 2010, hệ thống tạo tia laser cực mạnh mang tên National Ignition Facility của Mỹ sẽ chiếu tập trung 192 tia laser vào cap-xun siêu nhỏ chứa đầy khí hy-đrô để kích hoạt một phản ứng nhiệt hạch mà người ta dự đoán rằng sẽ sinh ra nhiều năng lượng hơn số năng lượng mà nó tiêu thụ - một bước tiến quan trọng trong tiến trình nghiên cứu năng lượng nhiệt hạch.
Thực tế: Các nhà khoa học đã theo đuổi mục tiêu này suốt 50 năm nay,chỉ riêng chính phủ Mỹ đã chi hơn 20 tỷ USD cho các nghiên cứu nhiệt hạch. Dù vậy, thí nghiệm sử dụng năng lượng nhiệt hạch đầu tiên có thể chỉ được thực hiện trong ít nhất là 15 năm tới.
* Địa nhiệt sâu:
Ý tưởng: Những nhà máy địa nhiệt truyền thống chỉ có thể khai thác sức nóng ở gần bề mặt quả đất. Các hệ thống địa nhiệt cải tiến (EGS) ngày nay có thể bơm nước lạnh vào sâu trong lòng đất 3km hoặc hơn để đạt được độ siêu sôi. Và các hệ thống này có thể hoạt động ở mọi nơi .Hàng chục dự án R&D về EGS đang được thực hiện trên khắp thế giới. Công ty Geodynamics của Úc dự kiến vào đầu năm 2010, một nhà máy thử nghiệm công suất 1 Megawatt, xếp vào hàng lớn nhất thế giới, sẽ được đưa vào hoạt động.Thực tế: Theo Bộ Năng lượng Mỹ, với những tiến bộ công nghệ hiện có, EGS có thể trở thành nguồn năng lượng quan trọng, kinh tế và bền vững.
* Ánh sáng mặt trời ngoài trái đất:
Ý tưởng: Hoạt động của những tế bào năng lượng mặt trời ở mặt đất sẽ bị hạn chế bởi mây, bụi và màn đêm. Những tế bào năng lượng mặt trời ngoài không gian và xoay theo quỹ đạo trái đất có thể bắt được năng lượng mặt trời suốt 24 giờ mỗi ngày và gần như mọi ngày trong năm, và sau đó truyền đi dưới dạng sóng vô tuyến về Trái đất.Công ty mới thành lập Solaren đã đạt được hợp đồng với California's Pacific Gas and Electric để trở thành nhà cung cấp năng lượng từ không gian kể từ năm 2016.
Thực tế: NASA và Bộ Năng Lượng Mỹ đã chi 80 triệu USD trong suốt 30 năm qua để nghiên cứu loại năng lượng này và đi đến kết luận là ý tưởng này khả thi về mặt kỹ thuật nhưng rất khó mang tính thương mại