Khám Phá Tuabin Gió Khổng Lồ Cung Cấp Năng Lượng Bền Vững

Hãy tưởng tượng về một chiếc tuabin gió khổng lồ có khả năng tạo ra năng lượng hơn cả mong đợi.

Trên bờ biển của Hoa Kỳ, một dự án trang trại gió mới đang chuẩn bị được khởi động, với các tuabin gió có kích thước lớn đến gây ấn tượng, đủ khả năng cung cấp năng lượng điện cho một ngôi nhà cỡ trung bình trong vòng hai ngày chỉ với một lần quay.

Những tuabin này không chỉ to lớn mà còn là phiên bản tiến bộ nhất của công nghệ hiện có, với hiệu suất tốt hơn đáng kể so với mô hình đi trước.

Đơn vị phát triển trang trại gió ngoài khơi này là Vineyard Wind, và tuabin được lựa chọn để triển khai là GE Haliade-X, một sản phẩm của nhà sản xuất nổi tiếng GE. Với công suất lên tới 13 megawatt, tuabin này mạnh mẽ gấp đôi so với các tuabin hiện có dọc bờ biển Hoa Kỳ.

Haliade-X 13 MW là phiên bản cao cấp của tổ máy 12 MW đã hoạt động hiệu quả tại Rotterdam từ cuối năm 2019. Dòng tuabin Haliade-X được công nhận là tuabin gió ngoài khơi mạnh nhất hiện nay, với đường kính rotor lên đến 220 mét và cánh quạt dài 107 mét thiết kế bởi LM Wind Power, cùng với khả năng điều khiển kỹ thuật số nâng cao.

GE cho biết, chỉ cần một vòng quay của Haliade-X là đủ để cung cấp năng lượng cho một ngôi nhà bình thường tại Anh trong suốt hai ngày. Thực tế này đã làm nên kỷ lục mới cho ngành công nghiệp pin gió.

Các thông số kỹ thuật cho thấy hệ số công suất của Haliade-X đạt tới 63%, cao hơn từ 5% đến 7% so với những tuabin cạnh tranh. “Mỗi phần trăm trong hệ số công suất tương đương với 7 triệu đô la cho mỗi 100 megawatt trên hệ thống của chúng tôi”, Giám đốc điều hành Vineyard Wind, Lars Pedersen, cho hay. “Thời điểm này không chỉ quan trọng cho dự án của chúng tôi mà còn cho tương lai của ngành năng lượng sạch”.

Trang trại gió Vineyard Wind 1 sẽ được triển khai ngoài khơi bờ biển Martha’s Vineyard, Massachusetts, dự kiến cung cấp điện cho hơn 400.000 hộ gia đình và doanh nghiệp trong khu vực.

Công ty đã lên kế hoạch khởi động xây dựng vào nửa cuối năm 2021 với tổng đầu tư lên tới 3 tỷ USD. Mặc dù ban đầu dự kiến lắp đặt 84 tuabin, con số này đã được điều chỉnh xuống 62 do một số vấn đề phát sinh. Mỗi tuabin sẽ được đặt cách nhau tối thiểu một km.

Không chỉ là tuabin gió ngoài khơi lớn nhất, Haliade-X còn là tuabin gió hiệu quả nhất, nhờ vào cánh quạt khổng lồ dài 107 mét, cho phép khai thác tối đa sức gió, qua đó nâng cao hệ số công suất hoạt động của thiết bị. Hệ số này phản ánh lượng điện năng được sản xuất hàng năm tại một vị trí cụ thể so với năng lượng tối đa mà tuabin có thể tạo ra nếu hoạt động liên tục.

Mỗi tuabin Haliade-X có độ cao khoảng 260 m với công suất tối đa là 13 MW. Khi hoạt động hết công suất, dự án Vineyard Wind 1 với 62 tuabin có thể tạo ra 312 MWh điện mỗi ngày, cao hơn 10% so với kỷ lục 262 MWh do một trang trại điện gió nguyên mẫu ở Hà Lan đang nắm giữ.

Với kích thước ấn tượng, Haliade-X không chỉ là tuabin gió ngoài khơi lớn nhất thế giới mà còn là một trong những bộ phận máy lớn nhất từng được sản xuất. Cánh quạt của nó dài hơn một sân bóng đá.

Với quy mô lớn, Vineyard Wind không chỉ đóng góp vào nguồn năng lượng tái tạo mà còn hứa hẹn giúp giảm 1,6 triệu tấn khí thải carbon mỗi năm, góp phần tích cực vào nỗ lực chống biến đổi khí hậu của khu vực.

Gió tạo ra từ đâu? Câu trả lời chính là từ ảnh hưởng của ánh sáng mặt trời. Mặt trời làm ấm bề mặt Trái đất, tuy nhiên, do sự không đồng nhất và sự quay của nó, nhiệt độ không đồng đều trên toàn bộ bề mặt. Sự chênh lệch nhiệt độ này dẫn đến sự khác biệt trong áp suất không khí, và các phân tử không khí sẽ di chuyển từ khu vực áp suất cao tới khu vực áp suất thấp.

Theo Bộ Năng lượng Mỹ, loài người đã biết đến việc sử dụng gió làm năng lượng từ khoảng 5000 năm trước công nguyên. Các thủy thủ đã sử dụng gió để điều khiển tàu của họ từ nơi này sang nơi khác. Sau đó, những cối xay gió ra đời để phục vụ cho công việc nông nghiệp, và các máy bơm gió đã giúp cung cấp nước cho con người và động vật, góp phần phát triển nông nghiệp.

Công nghệ này đã được du nhập vào những vùng đất mới, giúp người châu Âu khai phá những vùng đất hoang dã ở châu Mỹ. Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ, cối xay gió đã dần nhường chỗ cho động cơ hơi nước và động cơ điện với chi phí thấp hơn. Giờ đây, với giá cả nhiên liệu hóa thạch ngày càng đắt đỏ và khó khăn trong việc cung cấp năng lượng từ chúng, gió đang trở lại vị trí quan trọng như trong lịch sử hàng ngàn năm trước.

Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo quốc gia của Mỹ ước tính rằng tiềm năng của nguồn năng lượng gió tại Hoa Kỳ có thể đáp ứng gấp 10 lần nhu cầu hiện tại về điện năng.

Một nghiên cứu từ Harvard vào năm 2009 cũng chỉ ra rằng mạng lưới tuabin nếu hoạt động với chỉ 20% công suất cũng có thể đáp ứng nhu cầu điện năng toàn cầu nhiều hơn 40 lần.