Dù trên đất liền hay trên biển, tuabin gió đều gặp sự cố. Như Ørsted, nhà phát triển trang trại gió ngoài khơi lớn nhất thế giới, đã thừa nhận vào năm 2019, các tuabin trục ngang tạo ra một sự đánh thức to lớn – đủ để công ty phải thay đổi đáng kể ước tính sản xuất năng lượng của họ. Trong trường hợp một tuabin duy nhất có hiệu suất khoảng 50 phần trăm, con số đó có thể giảm xuống tới 40 phần trăm khi cùng một tuabin đó xếp thứ hai trong trang trại điện gió. Để tránh nhiễu loạn của tuabin gió ngược (công suất 10 MW với sải cánh 150 mét), tuabin ở hạ lưu sẽ phải cách xa khoảng ba km. Điều đó sẽ tạo nên một trang trại khá đồ sộ.
Iakovos Tzanakis, một giáo sư về vật liệu kỹ thuật tại Đại học Oxford Brookes, cho biết: “Chỉ nói,“ OK, chúng tôi có hiệu ứng đánh thức và chúng tôi không thể làm gì với nó, ”không phải là một cách thích hợp. Tzanakis và sinh viên đại học Joachim Toftegaard Hansen biết rằng phải có một cách tốt hơn. Vì vậy, họ bắt đầu xem xét các tuabin gió trục đứng như một giải pháp thay thế.
Với các cánh hướng vuông góc với trái đất bao quanh một tòa tháp — kiểu đu quay — một tuabin trục thẳng đứng duy nhất thu năng lượng từ gió theo cách khác, nhưng không hiệu quả hơn so với những người anh em nằm ngang của nó. Một tuabin thẳng đứng duy nhất có hiệu suất trong khoảng 35 đến 40 phần trăm (mặc dù các nhà nghiên cứu tuabin thẳng đứng chắc chắn rằng con số đó cũng sẽ sớm đạt 50). Tuy nhiên, như Tzanakis và Hansen đã chứng minh trong một bài báo đăng trên Tạp chí Năng lượng tái tạo vào tháng 6 năm 2021, khi làm việc cùng nhau — và được bố trí hợp lý — tuabin trục đứng có tiềm năng vượt trội hơn tuabin ngang.
TĂNG HIỆU QUẢ
Tzanakis và Hansen đã chạy khoảng 11.500 giờ mô phỏng máy tính về cấu hình 30 kỳ lạ của tuabin thẳng đứng. Họ phát hiện ra rằng sự sắp xếp tối ưu của các tuabin trục đứng hóa ra là các tuabin có đường kính cách nhau ba đường kính, lệch nhau một góc 60 độ. Thiết lập này đã tăng hiệu suất của tuabin lên 15 phần trăm. Điều đó cũng có nghĩa là các tuabin có thể được nhóm chặt chẽ hơn trong một trang trại nhỏ hơn nhiều so với các tuabin nằm ngang cho phép.
Nghe Podcast: Xây dựng Chuỗi cung ứng gió ngoài khơi Hoa Kỳ
https://www.asme.org/topics-resources/content/podcast-building-the-u-s-offshore-wind-supply-chain
Hiệu quả tăng lên đến từ cách họ lấy năng lượng từ gió.
Tzanakis nói: “Chúng hút một ít không khí, sau đó chúng thổi một ít không khí.
Trong trường hợp các tuabin trục ngang tạo ra một thức dậy giống hình phễu kéo dài như một sự tương phản, gió sẽ ít hỗn loạn hơn sau khi nó đi qua các tuabin trục thẳng đứng. Tzanakis ví hiệu ứng này giống như một trò chơi bóng đá gió, hoặc có thể là bóng đá. “Giống như họ đang chuyền bóng giữa các cầu thủ — bằng cách nào đó, nó hoạt động hài hòa và bạn có được hiệu quả tổng thể này.”
Cánh tay gió ngoài khơi
Với diện tích nhỏ hơn, chiều cao ngắn hơn và hiệu quả cao hơn khi làm việc cùng nhau, tuabin thẳng đứng có thể là giải pháp hoàn hảo cho các trang trại điện gió ngoài khơi.
Xem Video liên quan: Thử thách tiếp theo của Wind Power
https://www.asme.org/topics-resources/content/video-wind-powers-next-challenge
Ví dụ ở Hy Lạp, có rất nhiều căng thẳng giữa chính phủ và người dân trên đảo. Những người dân sống phụ thuộc vào du lịch lo sợ rằng các trang trại gió ngang mà chính phủ hy vọng sẽ xây dựng sẽ làm hỏng đường chân trời, đưa hoạt động kinh doanh vào tình trạng ảm đạm.
“Nếu bạn phá hủy bờ biển này, khung cảnh tuyệt đẹp này – biển xanh và bầu trời xanh – nó có thể ảnh hưởng đến ngành du lịch,” Tzanakis nói. “Các tuabin trục đứng sẽ là một giải pháp tuyệt vời cho những hòn đảo này. Đối với cùng một megawatt, chúng có chiều cao ngắn hơn và không thể dễ dàng nhìn thấy từ bờ biển. ”
Chúng có khả năng chiếm không gian ít hơn 100 lần.
Tìm hiểu thêm trong đồ họa thông tin này: Bản đồ năng lượng gió toàn cầu mới
https://www.asme.org/topics-resources/content/infographic-a-new-global-wind-energy-atlas
Tất nhiên, một ngành công nghiệp trị giá hàng trăm tỷ đô la không có khả năng chuyển từ một thiết kế trưởng thành sang một thiết kế mới hoàn toàn trong một sớm một chiều. Tzanakis cho biết: “Chúng tôi không ở đây để lật ngược mọi thứ và gạt tuabin trục ngang sang một bên. “Chúng tôi tin rằng một mô hình lai có thể hồi sinh các trang trại gió hiệu quả thấp hiện có và cung cấp bước tiếp theo cho một số viễn cảnh trong tương lai về việc tăng mật độ điện của các trang trại gió”.
Và mặc dù không thể phủ nhận là một ngành kinh doanh lớn, nhưng có lẽ ngành công nghiệp tuabin gió có ít khả năng chống lại sự thay đổi hơn các ngành khác.
Tzanakis nói: “Chúng ta đang nói về khí hậu, năng lượng, môi trường. “Nó ở trên con người, trên chính chúng ta — nó có tác động lớn nhất. Chúng ta nên xử lý nó một cách nghiêm túc và hành động ”.
Michael Abrams là một nhà văn kỹ thuật và công nghệ có trụ sở tại Westfield, N.J.
Source: https://www.asme.org/topics-resources/content/vertical-axis-wind-turbines-work-well-together
