Nó có thể cung cấp điện cho 100.000 hộ gia đình.
Năng lượng tái tạo có thể cung cấp năng lượng cho thế giới trong vòng 30 năm tới, và năng lượng gió là một trong những cách rẻ nhất, hiệu quả nhất để đạt được điều đó. Ngoại trừ 80% gió ngoài khơi của thế giới thổi vào các vùng nước sâu, nơi rất khó để xây dựng các trang trại gió. Một thiết kế mới cho một loại tuabin gió hoàn toàn khác có thể bắt đầu thay đổi điều đó.
Công ty Na Uy Wind Catching Systems đang phát triển một công nghệ nổi, nhiều tuabin cho các trang trại gió có thể tạo ra năng lượng hàng năm gấp 5 lần so với tuabin gió đơn lớn nhất thế giới. Hiệu quả tăng lên này là do một thiết kế sáng tạo đổi mới cách thức và hoạt động của các trang trại gió.
Không giống như các tuabin gió truyền thống, bao gồm một cột và ba cánh quạt khổng lồ, cái gọi là Wind Catcher được kết nối trong một mạng lưới hình vuông với hơn 100 cánh quạt nhỏ. Ở độ cao 1.000 feet, hệ thống này cao hơn ba lần so với một tuabin gió trung bình và nó đứng trên một bệ nổi được neo vào đáy đại dương. Công ty đang có kế hoạch chế tạo một mẫu thử nghiệm vào năm tới. Nếu thành công, Wind Catcher có thể cách mạng hóa cách chúng ta khai thác năng lượng gió.
Ole Heggheim, Giám đốc điều hành của Hệ thống bắt gió cho biết: “Các trang trại gió truyền thống dựa trên những chiếc cối xay gió cũ của Hà Lan. Những trang trại gió này hoạt động tốt trên cạn, nhưng “tại sao khi bạn có thứ gì đó hoạt động trên cạn, bạn lại làm điều tương tự trên mặt nước?”
Các trang trại gió ngoài khơi đã trở nên thịnh hành; 162 trong số đó đã và đang hoạt động, còn 26 chiếc nữa sẽ đến, chủ yếu ở Trung Quốc và Anh. Vấn đề là mỗi tuabin phải được đưa xuống đáy biển, vì vậy nó không thể được lắp đặt ở vùng nước sâu hơn 200 feet. Do đó, các trang trại điện gió không thể được xây dựng cách xa bờ hơn khoảng 20 dặm, điều này làm hạn chế tiềm năng hoạt động của chúng vì gió thổi mạnh hơn ra xa đại dương.
Đây là nơi các trang trại gió nổi phát huy tác dụng. Trang trại gió nổi đầu tiên trên thế giới, Hywind, khai trương vào năm 2017, cách bờ biển Aberdeen ở Scotland gần 25 dặm. Trang trại gió có sáu tuabin gió nổi được đặt trong một hình trụ nổi chứa đầy dằn nặng để làm cho nó lơ lửng theo phương thẳng đứng. Bởi vì chúng chỉ được buộc vào đáy biển bằng dây neo dày, chúng có thể hoạt động ở vùng nước sâu hơn 3.000 feet.
Hywind đang cung cấp điện cho khoảng 36.000 ngôi nhà ở Anh và nó đã phá vỡ kỷ lục của Vương quốc Anh về sản lượng năng lượng. Hệ thống bắt gió ra mắt cùng năm Hywind khai trương. Nó tuyên bố rằng một thiết bị có thể cung cấp năng lượng cho từ 80.000 đến 100.000 hộ gia đình châu Âu. Trong điều kiện lý tưởng, nơi có gió mạnh nhất, một thiết bị hứng gió có thể tạo ra năng lượng lên tới 400 gigawatt giờ. Để so sánh, tuabin gió lớn nhất, mạnh nhất trên thị trường hiện sản xuất tới 80 gigawatt giờ.
[Hình ảnh: Hệ thống bắt gió]
Có một số lý do cho sự khác biệt đáng kể này. Đầu tiên, Wind Catcher cao hơn — gần bằng chiều cao của tháp Eiffel — giúp cánh quạt có tốc độ gió cao hơn. Thứ hai, các lưỡi dao nhỏ hơn hoạt động tốt hơn. Heggheim giải thích rằng các tuabin truyền thống dài 120 feet và thường đạt cực đại ở một tốc độ gió nhất định. Để so sánh, các lưỡi của Wind Catcher dài 50 feet và có thể thực hiện nhiều vòng quay hơn mỗi phút, do đó tạo ra nhiều năng lượng hơn.
Và bởi vì các cánh nhỏ hơn, toàn bộ hệ thống dễ dàng hơn để sản xuất, chế tạo và bảo trì. Heggheim cho biết nó có tuổi thọ thiết kế là 50 năm, gấp đôi so với tuabin gió truyền thống và khi một số bộ phận cần được thay thế (hoặc trong quá trình kiểm tra hàng năm), một hệ thống thang máy tích hợp sẽ giúp bảo trì dễ dàng. Ronny Karlsen, Giám đốc tài chính của công ty cho biết: “Nếu bạn có một tuabin duy nhất và bạn cần thay đổi cánh quạt, bạn phải dừng toàn bộ hoạt động”. “Chúng tôi có 126 tuabin riêng lẻ, vì vậy nếu chúng tôi cần thay đổi cánh quạt, chúng tôi có thể dừng một tuabin.”
Khi hệ thống hết tuổi thọ, phần lớn trong số đó có thể được tái chế. Sau làn sóng năng lượng gió đáng kể đầu tiên vào những năm 1990, nhiều tuabin gió truyền thống đã đạt đến tuổi thọ thiết kế; các cánh quạt có kích thước bằng cánh Boeing 747 đang chất thành đống trong các bãi rác. Các cánh của Wind Catcher không chỉ nhỏ hơn mà còn được làm bằng nhôm, không giống như sợi thủy tinh được sử dụng cho các tuabin lớn hơn, hoàn toàn có thể tái chế. Heggheim nói: “Bạn làm tan chảy nó và tạo ra những cái mới.
Một nguyên mẫu có thể sẽ được chế tạo ở Biển Bắc (ở Na Uy hoặc Vương quốc Anh). Sau đó, công ty đang xem xét California và Nhật Bản. Karlsen nói: “Những nơi này có nguồn gió tốt gần bờ, và các chính phủ đang ủng hộ và đã bắt đầu trao diện tích cho các dự án phát triển.” Và đối với những người băn khoăn về những nguy hiểm mà điều này có thể gây ra cho các loài chim, Heggheim cho biết cấu trúc sẽ được trang bị bằng rada chim.
Được dịch từ nguyên bản tiếng anh phía dưới:
Renewable energy could power the world within the next 30 years, and wind power is one of the cheapest, most efficient ways to get there. Except 80% of the world’s offshore wind blows in deep waters, where it’s difficult to build wind farms. A new design for a radically different kind of wind turbine could begin to change that.
Norwegian company Wind Catching Systems is developing a floating, multi-turbine technology for wind farms that could generate five times the annual energy of the world’s largest, single wind turbine. This increased efficiency is due to an innovative design that reinvents the way wind farms look and perform.
Unlike traditional wind turbines, which consist of one pole and three gargantuan blades, the so-called Wind Catcher is articulated in a square grid with over 100 small blades. At 1,000 feet high, the system is over three times as tall as an average wind turbine, and it stands on a floating platform that’s anchored to the ocean floor. The company is planning to build a prototype next year. If it succeeds, the Wind Catcher could revolutionize the way we harness wind power.
“Traditional wind farms are based on the old Dutch windmills,” says Ole Heggheim, CEO of Wind Catching Systems. These wind farms work well on land, but “why is it that when you have something that works on land, you should do the same thing on water?”
Offshore wind farms have been in vogue; 162 of them are already up and running, with 26 more to come, mostly in China and the U.K. The problem is that each turbine has to be driven into the seabed, so it can’t be installed in waters deeper than 200 feet. As a result, wind farms can’t be built farther than about 20 miles away from shore, which limits their performance potential since the winds are stronger farther out into the ocean.
This is where floating wind farms come into play. The world’s first floating wind farm, Hywind, opened in 2017, almost 25 miles off the coast of Aberdeen in Scotland. The wind farm counts six floating wind turbines that are slotted in a buoyant cylinder filled with heavy ballast to make it float vertically. Because they’re only tethered to the seabed with thick mooring lines, they can operate in waters more than 3,000 feet deep.
Hywind is powering around 36,000 British homes, and it has already broken U.K. records for energy output. Wind Catching Systems launched the same year Hywind opened. It claims that one unit could power up between 80,000 and 100,000 European households. In ideal conditions, where the wind is at its strongest, one wind catcher unit could produce up to 400 gigawatt-hours of energy. By comparison, the largest, most powerful wind turbine on the market right now produces up to 80 gigawatt-hours.
There are several reasons for this substantial difference. First, the Wind Catcher is taller—approaching the height of the Eiffel Tower—which exposes the rotor blades to higher wind speeds. Second, smaller blades perform better. Heggheim explains that traditional turbines are 120 feet long and usually max out at a certain wind speed. By comparison, the Wind Catcher’s blades are 50 feet long and can perform more rotations per minute, therefore generating more energy.And because the blades are smaller, the whole system is easier to manufacture, build, and maintain. Heggheim says it has a design lifespan of 50 years, which is twice as much as traditional wind turbines, and when some parts need to be replaced (or during annual inspections), an integrated elevator system will offer easy maintenance. “If you have one single turbine and you need to change the blade, you have to stop the whole operation,” says Ronny Karlsen, the company’s CFO. “We have 126 individual turbines, so if we need to change the blade, we can stop one turbine.”
When the system reaches the end of its life, much of it can be recycled. After the first significant wave of wind power in the 1990s, many traditional wind turbines have reached their design lifespan; blades the size of a Boeing 747 wing are piling up in landfills. Not only are the Wind Catcher blades smaller, but they’re also made of aluminum, which, unlike the fiberglass used for larger turbines, is entirely recyclable. “You melt it down and produce new ones,” says Heggheim.
A prototype will likely be built in the North Sea (in Norway or the U.K.). After that, the company is looking at California and Japan. “Those have good wind resources near the shore,” says Karlsen, “and the governments are supportive and already starting to award acreage for developments.” And for those wondering about the dangers this might pose to birds, Heggheim says the structure will be kitted out with bird radars that send out short pulses of signal to help prevent collisions with migrating birds. “These units will be so far offshore,” he says, “so birdlife along the coast should not be endangered.”
