CHƢƠNG 3 : TUA-BIN ĐIỆN GIÓ
3.8. Trụ, chân đế
3.8.2. Trụ, chân đế trên biển
Trên mặt biển mật độ khơng khí thấp, độ ma sát của khơng khí và sự xáo động của gió ít hơn trong đất liền, dịng gió ngịai biển đều và có tốc độ cao nên số giờ tua- bin điện gió họat động gần nhƣ liên tục, theo thống kê của Hiệp hội điện gió Anh quốc (British Wind Energy Association) thì tua-bin điện gió lắp đặt trên biển có số giờ họat động trong năm khoảng 8000 giờ (một năm có 8760 giờ). Trong 8000 giờ này tua-bin điện gió đạt đƣợc cơng suất thiết kế khi có tốc độ gió từ 12 đến 15 m/s, tốc độ này chiếm khoảng 4000 đến 4500 giờ, tƣơng ứng từ 50 đến 56% tổng số giờ họat động nên cao hơn trên đất liền rất nhiều. Chính vì thế chiến lƣợc xây dựng Trang trại điện gió trên biển hiện nay là trọng tâm phát triển của công nghiệp điện gió. Theo Hiệp hội điện gió Âu châu, riêng trong năm 2010, 16 trang trại điện gió với cơng suất tổng cộng là 3.972MW đã đƣợc xây dựng trên biển.
a. Tua-bin điện gió với chân đế trên nền biển.
Tùy theo những yếu tố nhƣ độ sâu của nền biển, dòng chảy của nƣớc biển, chiều cao của sóng, đặc tính của nền biển tại địa điểm lắp đặt tua-bin điện gió mà việc thiết kế và xây dựng chân đế có những phƣơng thức khác nhau, những dạng chân đế hiện nay gồm:
• Chân đế trọng lực (Gravity). • Chân đế thùng (Brucket). • Chân đế đơn (Monopile).
• Đế tháp 3 chân (Tripod) và Đế tháp lƣới (Jacket). • Chân đế kết hợp.
• Chân đế nhiều cọc (Multipiles) và chân đế nổi (Floating).
Hình 3.41: Chân đế trọng lực (Gravity). Chân đế thùng (Brucket). Chân đế đơn (Monopile) và sơ đồ đóng chân đế trên nền biển.
Hình 3.42: Đế tháp nhiều chân (multipod) và đế tháp lưới (jacket).
Hình 3.44: Loại chân đế và độ sâu của nền biển.
b. Tua-bin điện gió nổi ngồi khơi.
Việc xây dựng và lắp đặt chân đế cho tua-bin điện gió trên biển tại những nơi có nền biển sâu hơn 50 mét thƣờng rất phức tạp và chi phí cao.
Dựa theo kinh nghiệm xây dựng dàn khoan dầu nổi trên biển, một số nhà sản xuất tua-bin điện gió và viện nghiên cứu thử nghiệm phƣơng pháp xây dựng dàn đế nổi đƣợc gắn với những dây cáp thép và những cọc đóng trên nền biển.
Tuy nhiên vì lực tác động của tua-bin điện gió khác biệt với những dàn khoan dầu nên phƣơng pháp này hiện nay còn gặp một số trở ngại.
Năm 2009, Tập đòan Năng lƣợng Na-Uy Statoil-Hydro hợp tác với nhà sản xuất tua-bin điện gió Siemens thử nghiệm cơng trình điện gió nổi ngịai khơi Hywind tại vùng biển Åmøy Fjord gần thành phố Stavanger - Nauy
Chân đế nổi của cơng trình này gồm một ống bê-tông đƣợc giữ nổi bằng phao và đƣợc gắn với ba dây cáp nối với những mảng bê-tông đặt dƣới nền biển ở độ sâu 220 mét.
Dàn nổi này giữ một tua-bin điện gió Siemens SWT-2.3-82 với cơng suất 2,3 MW, đƣờng kính cánh quạt là 82 mét, độ cao tâm cánh quạt là 65 mét, tổng cộng trọng lƣợng hệ thống là 5.200 tấn và có hệ thống giữ cân bằng ở những tình trạng sóng khác nhau.
Hình 3.45: Tua-bin điện gió nổi Hywind.
Hình 3.46: Tua-bin điện gió thử nghiệm (study). 10MW Aerogenerator X © Wind Power Ltd & Grimshaw - 2010 / GB. H 130 mét L 270m.