Cao ngang tháp Eiffel với 126 cánh quạt, hệ thống turbine điện gió mới sắp làm nên cuộc cách mạng ngành năng lượng tái tạo

Năng lượng tái tạo có thể cung cấp cho cả thế giới trong vòng 30 năm tới và điện gió là một trong những giải pháp hiệu quả nhất, rẻ nhất để đạt được mục tiêu đó. Ngoại trừ 80% lượng gió thổi ở những vùng nước sâu ngoài bờ biển, rất khó để xây dựng các trang trại điện gió. Thế nhưng một thiết kế mới có thể thay đổi hoàn toàn ngành công nghiệp điện gió hiện tại.

Công ty Na Uy có tên Wind Catching Systems đang phát triển một công nghệ điện gió mới dùng nhiều cánh quạt có thể tạo ra lượng điện hàng năm gấp 5 lần turbine điện gió đơn lớn nhất hiện nay. Thiết kế sáng tạo này không chỉ gia tăng hiệu quả sản xuất điện mà còn thay đổi cách thức hoạt động của các trang trại điện gió.

Hệ thống điện gió mới với nhiều cánh quạt và turbine, thay vì chỉ một turbine như hiện nay

Không giống như các turbine điện gió truyền thống, vốn chỉ có một trục và 3 cánh quạt gió khổng lồ, thiết kế điện gió của Wind Catcher là một mạng lưới hình vuông với hơn 100 cánh quạt nhỏ. Với độ cao đến 1.000 feet (khoảng 300m) – tương đương với tháp Eiffel – hệ thống này cao hơn gần 3 lần so với một turbine điện gió thông thường. Hơn nữa, nó sẽ được đặt trên một trụ nổi neo dưới thềm đại dương. Công cho biết, họ đang lên kế hoạch chế tạo một nguyên mẫu vào năm tới. Nếu thành công, Wind Catcher có thể cách mạng hóa ngành công nghiệp điện gió.

Nhưng tại sao Wind Catcher lại được đặt trên một trụ nổi mà không được gắn cố định xuống biển. Vấn đề của các turbine điện gió gắn cố định dưới đáy biển là nó không thể lắp đặt ở các vùng nước sâu quá 60m – vì vậy, chúng chỉ có thể được xây ở những vùng bờ biển cách bờ khoảng 33km. Hạn chế này khiến hiệu quả hoạt động của nó giảm đi do gió ở ngoài biển xa mạnh hơn nhiều so với gió gần bờ.

Đó là lúc cần đến các trang trại điện gió nổi. Trang trại điện gió nổi đầu tiên trên thế giới, Hywind được khai trương vào năm 2017 với 6 turbine nằm cách bờ biển Aberdeen của Scotland 40km. Hiện tại Hywind đang nắm giữ kỷ lục của Anh khi cung cấp điện cho khoảng 36.000 hộ gia đình.

Nhưng theo tuyên bố của Wind Catching Systems, một hệ thống turbine của họ có thể cung cấp điện cho từ 80.000 đến 100.000 hộ gia đình ở châu Âu. Trong điều kiện lý tưởng, nơi có gió mạnh nhất, Wind Catching có thể tạo ra năng lượng đến 400 Gigawatt/giờ. Hiện tại turbine gió mạnh nhất thế giới mới chỉ tạo ra được 80 gigawatt/giờ.

So với turbine thông thường, thiết kế của Wind Catching có nhiều ưu thế hơn mang lại khác biệt này. Đầu tiên Wind Catcher cao hơn. Với chiều cao tương đương tháp Eiffel, các cánh quạt của nó có thể đón được gió ở tốc độ cao hơn.

Thứ hai, cánh quạt của Wind Catcher cũng nhỏ hơn, giúp hoạt động tốt hơn. Trong khi các cánh quạt truyền thống có chiều dài lên tới 120 feet (khoảng 36.5m), cánh quạt của Wind Catcher chỉ dài 50 feet (hơn 15m). Cánh quạt nhỏ hơn sẽ đem lại số vòng quay mỗi phút cao hơn, tạo ra nhiều năng lượng hơn.

Cùng nhờ thiết kế cánh quạt nhỏ hơn, cả hệ thống này sẽ dễ sản xuất và bảo trì hơn. Hệ thống này có tuổi thọ lên tới 50 năm, gấp đôi turbine thông thường. Ngay cả khi một cánh quạt nào đó trong số 126 cánh quạt của hệ thống bị hỏng, bạn cũng không cần dừng cả hệ thống để thay thế.

Bên cạnh đó, các cánh quạt này cũng dễ tái chế hơn so với các cánh quạt truyền thống khi hết vòng đời. Các cánh quạt truyền thống được làm bằng sợi thủy tinh, do vậy, khi hết hạn sử dụng, người ta chỉ còn cách chôn nó xuống đất mà không thể tái sử dụng được. Trong khi đó, do có kích thước nhỏ hơn, các cánh quạt của Wind Catcher được làm bằng nhôm và vì vậy, chỉ cần đun nóng chảy là có thể tái sử dụng nó hoàn toàn.

Những cánh quạt gió truyền thống khi hết hạn sử dụng sẽ được chôn lấp trong khu đất khổng lồ thế này

Một nguyên mẫu của Wind Catcher sẽ được xây dựng ở Biển Bắc (Na Uy hoặc Anh) và sau đó công ty muốn xây dựng nó ở Nhật Bản và California – những nơi có nguồn gió tốt. Bên cạnh các yếu tố kỹ thuật, một chi tiết khác cũng được quan tâm là khả năng va chạm với đàn chim.

Wind Catcher cho biết, hệ thống này sẽ được trang bị các radar đặc biệt, giúp phát ra các xung sóng ngắn để ngăn việc va chạm với các đàn chim di cư. Hơn nữa, việc xây dựng các hệ thống điện gió này ở ngoài khơi xa cũng sẽ không gây nguy hiểm cho những đàn chim bay dọc bờ biển.

Tham khảo Fastcompany