4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
2.5 Các loại máy phát điện trong hệ thống chuyển đổi năng lượng gió
2.5.1 Các loại turbine gió
Có nhiều kiểu thiết kế khác nhau cho turbine gió, và được phân ra làm hai loại cơ bản chính: Turbine gió trục ngang (HAWT) và turbine gió trục đứng (VAWT) [9]. Các
cánh quạt gió thường có các dạng hình dáng: cánh buồm, mái chèo, hình chén đều được dùng để “bắt” năng lượng gió để tạo ra mơ men quay trục turbine, như Hình 2.8.Turbine gió trục ngang (HAWT) có rotor kiểu chong chóng với trục chính nằm ngang. Số lượng cánh quạt có thể thay đổi, tuy nhiên thực tế cho thấy loại 3 cánh là có hiệu suất cao nhất. HAWT có các thành phần cấu tạo nằm thẳng hàng với hướng gió, cánh quạt quay được truyền đợng thông qua bộ nhông và trục. Loại turbine trục ngang không bị ảnh hưởng bởi sự xáo trợn luồng khí (khí đợng học), nhưng u cầu phải có mợt hệ thống điều chỉnh hướng gió bằng cơ khí để đảm bảo các cánh quạt ln ln hướng thẳng góc với chiều gió. Bảng 2.3 là so sánh ưu và nhược điểm của 2 loại turbine gió hiện nay.
a. Turbine gió trục đứng b. Turbine gió trục ngang Hình 2.8 Turbine trục đứng và trục ngang.
Turbine gió trục đứng (VAWT) có cánh nằm dọc theo trục chính đứng. Loại này khơng cần phải điều chỉnh cánh quạt theo hướng gió và có thể hoạt đợng ở bất kỳ hướng gió nào. Việc duy tu bảo quản và duy trì vận hành rất dễ dàng vì các bợ phận chính như máy phát, hệ thống truyền đợng đều được đặt ngay trên mặt đất. Tuy nhiên nó cần có khơng gian rợng hơn cho các dây chằng chống đỡ hệ thống.
Bảng 2.3 So sánh giữa turbine gió trục và turbine gió trục ngang.
Loại turbine
Ưu điểm Nhược điểm
HAWT
Turbine có hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao.
Tiếp xúc với nguồn gió lớn do trụ turbine cao và bán kính cánh quạt lớn.
Điều chỉnh cơng śt bằng góc pitch khi tốc đợ gió lớn.
Chi phí đầu tư ban đầu lớn, turbine lớn nên chi phí cho việc bảo trì.
Cáp truyền dẫn lớn từ turbine tới đất.
Cần thêm đợng cơ điều khiển turbine gió (yaw control).
VAWT
Chi phí lắp đặt ban đầu ít tốn kém và dễ dàng bảo trì do hợp số và máy phát đặt ở dưới đất.
Hoạt động độc lập với hướng gió, khơng điều khiển.
Thích hợp cho đặt ở mái nhà (gió lớn và khơng cần trụ tháp turbine)
Turbine có hiệu suất chuyển đổi năng lượng thấp.
Có sự tác đợng momnet quay lớn, dẫn đến dễ rung động cơ học và hư hỏng cơ cấu cơ khí.
Giới hạn về điều khiển cơng suất khi tốc đợ gió cao.