Những sự cố cháy nổ tuabin gió trên thế giới và cách phòng ngừa - Bài học cho Việt Nam

Xử lý cánh tua bin gió cuối vòng đời - Bài học từ quốc tế, định hướng của Việt Nam Với 800.000 tấn cánh tua bin cũ, hỏng được thải ra hàng năm và đang tăng lên, ngành công nghiệp điện gió đang phải đối mặt với bài toán tái chế, tái sử dụng lại. Nó trở nên cấp bách khi cam kết trung hòa carbon đang đến gần. Tạp chí Năng lượng Việt Nam cập nhật một số cách làm trên thế giới, cũng như hướng quản lý cuối vòng đời tua bin gió của Việt Nam để bạn đọc cùng tham khảo.

Phòng ngừa cháy nổ tua bin là rất quan trọng:

Theo trang tin trực tuyến về an toàn điện năng của Anh (FSR): Căn cứ vào vị trí lắp đặt, nhà máy điện gió được phân thành hai loại (trên đất liền và ngoài khơi). Về công nghệ, phân loại điện gió phụ thuộc vào chủng loại tua bin và theo kiểu chuyển động quay của cánh quạt. Cụ thể là kiểu trục ngang (roto quay theo trục ngang), kiểu trục đứng (roto quay theo trục đứng) và kiểu đặc biệt (trục hỗn hợp, hoặc tua bin bố trí cục bộ tại các thiết bị).

Thực tế hiện nay, trục ngang là công nghệ được sử dụng phổ biến nhất trong các nhà máy điện gió trên thế giới.

Theo FSR: Khi sản xuất điện phụ thuộc ngày càng nhiều vào năng lượng tái tạo, thì năng lượng gió ngày càng trở nên quan trọng trong cơ cấu năng lượng chung. Tại châu Âu, năng lượng gió là phân khúc sản xuất điện lớn thứ hai ở khu vực. Hiện trên thế giới có hơn 340.000 tua bin gió, nhưng có tới hàng nghìn tua bin trong số này không được lắp đặt bất kỳ hệ thống chữa cháy nào. Một sự thật thú vị để tham khảo, đó là 1 vòng quay của cánh tua bin Orsted 8 MW (mất 6 giây) có thể cung cấp năng lượng cho một ngôi nhà thông thường trong 29 giờ.

Với dự đoán các tua bin lớn có công suất 13-15 MW sẽ được triển khai vào giữa thập kỷ tới. Vì vậy, việc đảm cho các tua bin này hoạt động tốt là điều cần thiết, bởi tua bin càng lớn thì chi phí vận hành và thiệt hại do hỏa hoạn càng cao.

Tua bin gió yêu cầu hệ thống phòng cháy nổ phức tạp, gồm việc phát hiện nguồn gốc cháy nổ (lửa, nhiệt, khí, khói), cảnh báo cho nhân viên và dịch vụ cứu hộ, cũng như kích hoạt hệ thống chữa cháy, hoặc dập tắt lửa.

Những sự cố tua bin nghiêm trọng:

Hỏa hoạn làm cháy tua bin gây thiệt hại rất lớn. Ước tính có 0,3-0,5 sự cố cháy nổ xảy ra trên 1.000 nhà máy điện (trên bờ và ngoài khơi) mỗi năm. Cháy tua bin gió có xu hướng gây ra tổn thất bằng, hoặc cao hơn chi phí ban đầu của nhà máy điện gió, đặc biệt là ở ngoài khơi.

Nguồn tạo lửa tiềm năng chủ yếu nằm bên trong vỏ bọc - nơi có máy móc chuyển động (máy phát điện, hộp số…) tạo ra nhiệt và dễ cháy dầu bôi trơn. Ngay cả khi áp dụng các biện pháp kỹ thuật an toàn, cháy nổ vẫn có thể xảy ra khiến tua bin có thể bị phá hủy hoàn toàn.

Một nghiên cứu do SP Safety tại Viện nghiên cứu kỹ thuật Thụy Điển thực hiện cho thấy: 10-30% tổng số sự cố mất điện trong quá trình phát điện ở các nhà máy điện gió là do hỏa hoạn.

Theo công ty quản lý rủi ro năng lượng tái tạo Nauy DNV: Các vụ cháy ở tua bin gió không chỉ dẫn đến mất khả năng hoạt động kinh doanh mà còn tác động tiêu cực đến công ty, thậm chí còn gây chết người do các mảnh vỡ bắn vào môi trường xung quanh.

Ví dụ, năm 2013, một nhóm gồm 4 kỹ sư đã thiệt mạng ở Ooltgensplaat (Hà Lan) trong một vụ cháy tua bin gió.

Cũng theo DNV: Ước tính mỗi năm trên toàn thế giới có 120 tua bin gió gặp sự cố do hỏa hoạn. Tại Anh, trong vòng 6 năm trở lại đây đã xảy ra nhiều vụ hỏa hoạn và gây thiệt hại nghiêm trọng. Tiêu biểu như sự cố tua bin ở Ardrossan (Scotland) hồi tháng 12 năm 2011 bốc cháy khi có gió mạnh, khiến tua bin bị hỏng hoàn toàn.

Tại Việt Nam, năm 2021 trong một tuần, 2 cánh quạt dài hơn 70m, rộng 2-3m của hai dự án điện gió tại thị xã Vĩnh Châu bị gãy khi đang vận hành.

Vào ngày 25/12/2022, trong quá trình bảo trì cánh và tua bin, bộ phận kỹ thuật quên không khoá đảo cánh nên gây ra sự cố ở trụ số 30 thuộc Ia Pết - Đăk Đoa Nr. 2. Sự cố gió giật, cánh khép không kịp, gây ra hiện tượng nứt, gãy cánh.

Ngày 9/11, tại trụ điện gió số 1 của dự án điện gió ở Ninh Thuận gặp sự cố gãy gập một cánh quạt, nhưng không tách rời.

Tháng 7/2023 một tua bin điện gió ở xã Bình Thạnh, huyện Tuy Phong, Bình Thuận bị cháy rụi hoàn toàn.

Gần đây nhất, chiều 1/3/2024, tua bin vỏ động cơ và cánh quạt điện gió của Nhà máy điện gió Hòa Bình 5 (huyện Hòa Bình, tỉnh Bạc Liêu) bất ngờ rơi xuống đất. Rất may vụ việc không gây thương vong về người.

Giải pháp giảm rủi ro sự cố tua bin:

1. Tăng cường quy định về an toàn:

Với một số tua bin cao gần 200m, nên chúng nằm ngoài phạm vi hoạt động của các dịch vụ cứu hỏa khẩn cấp. Riêng tua bin trên biển, sự can thiệp của con người trong trường hợp hỏa hoạn lại càng khó khăn hơn. Vì lý do này, các quốc gia đã ban hành những quy định về an toàn.

Ví dụ, tại Hoa Kỳ, người ta đã ban hành Tiêu chuẩn NFPA 850 để hướng dẫn việc phòng cháy chữa cháy cho các nhà máy điện… Tua bin gió cần có hệ thống phòng cháy chữa cháy đặc biệt, bao gồm nhưng không giới hạn ở việc phát hiện (lửa, nhiệt, khí, khói), cảnh báo cho nhân viên và dịch vụ cứu hộ, cũng như kích hoạt hệ thống chữa cháy, hoặc dập lửa. Do chiều cao và vị trí của tua bin gió, các phương pháp chữa cháy cổ điển còn nhiều hạn chế, nên các hệ thống chữa cháy cần sử dụng các loại khí như CO2, khí trơ, hoặc các chất sạch để dập tắt đám cháy nhanh chóng.

Điều quan trọng cần lưu ý, các hệ thống chữa cháy như vậy cần được bảo trì để đảm bảo chúng hoạt động đầy đủ và sẵn sàng trong trường hợp hỏa hoạn. Ví dụ, Tiêu chuẩn ISO 14520-1:2015 (E) giả định rằng: Các hệ thống này vô tình xả áp và rò rỉ nên cần được kiểm tra ít nhất 6 tháng một lần. Đối với khí hóa lỏng, như halocarbon, nếu bình chứa có lượng hao hụt chất lớn hơn 5%, hoặc tổn thất áp suất (điều chỉnh theo nhiệt độ) trên 10% thì phải nạp lại, hoặc thay thế.

2. Kiểm tra hệ thống chữa cháy:

Tuy tua bin ngày càng hiện đại, được trang bị hệ thống chữa cháy mới nhất, nhưng việc bảo trì vẫn là cần thiết và quan trọng. Giả định trong quá trình lắp đặt, vận hành và bảo trì hệ thống chữa cháy bằng khí chẳng hạn, chúng có áp suất cao nên nguy cơ rò rỉ, xả áp rất lớn, dó đó cần phải kiểm tra hàng năm.

Một số công ty điện gió trên thế giới đã đầu tư rất lớn vào hoạt động này và có thể do nội bộ cũng như bên thứ ba đảm nhận. Việc kiểm tra phải bao gồm đánh giá hệ thống một cách liên tục. Điều này rất cần thiết theo tiêu chuẩn ISO 14520 - khi hệ thống chữa cháy bằng khí phải được thiết kế liên quan đến thời gian giữ của chất phun và áp suất đỉnh của chất phun. Nếu áp suất quá cao ở vách ngăn, hoặc trần treo, thì chúng có thể bị thổi tung, hoặc hư hỏng và có thể phá hủy tính nguyên vẹn tua bin.

Thực tế, việc bảo trì định kỳ dễ bị các chủ sở hữu bỏ qua, hoặc không quan tâm đầy đủ.

3. Kiểm tra định kỳ hàng năm:

Do các trang trại gió ngoài khơi đòi hỏi đầu tư lớn và khó tiếp cận trong trường hợp hỏa hoạn, nên hệ thống chữa cháy tự động khẩn cấp là điều bắt buộc.

4. Giám sát liên tục các tua bin gió:

Cần có hệ thống báo cháy từ xa để giám sát liên tục tua bin. Cần lắp đặt các hệ thống chữa cháy/chống cháy bằng khí để bảo vệ các mối nguy hiểm để giám sát liên tục sự cố tiềm ẩn có thể xảy ra.

Ngoài ra, cũng cần phải kiểm tra kỹ càng sau khi hệ thống khí được lắp đặt, đặc biệt là thời gian giữ áp, cũng như mức áp suất cao nhất để ngừa cháy nổ và dập tắt đám cháy hiệu quả.

Mức độ rò rỉ được theo dõi cẩn thận để đảm bảo đạt được chính xác hàm lượng chất chữa cháy. Sự hiện diện của các vị trí rò rỉ nếu không được kiểm soát làm giảm tính toàn vẹn của phòng ngừa sẽ làm tăng rủi ro, đặc biệt là thời gian duy trì áp lực và áp suất đỉnh. Sự rung động của tua bin gió cũng có thể làm lỏng các mối kết nối trong tua bin. Còn chất bẩn, bụi và nhiệt độ cao cũng là nguyên nhân gây xả áp.

5. Rà soát các yếu tố hỏa hoạn:

Để hạn chế các yếu tố hỏa hoạn, cần tập trung vào việc tiếp tục cải tiến công nghệ an toàn. Ví dụ như hãng Coltraco của Anh hiện đã phát triển công nghệ có tên Permalevel Multiplex giúp giám sát cháy nổ tua bin hiệu quả và xác minh những sự cố một cách liên tục.

Để kiểm tra thường xuyên, Coltraco còn cho ra đời thiết bị có tên Portalevel MAX - đây là thiết bị chỉ báo mức chất lỏng siêu âm cầm tay, có thể đo chất lỏng trong xi lanh trong 30 giây (so với 15 phút bằng cân thủ công) với độ chính xác lên tới 1,5 mm so với mức chất lỏng thực. Siêu âm cung cấp các giải pháp thông minh cho phép chủ sở hữu và người vận hành tua bin gió cải thiện việc quản lý an toàn cháy nổ, giảm thiểu rủi ro đối với tính mạng con người./.

BBT TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

Link tham khảo:

https://www.firesafetysearch.com/fire-risk-in-wind-turbines/

https://www.vietdata.vn/vi/post/%C4%91i%E1%BB%87n-gi%C3%B3-chi%E1%BA%BFm-g%E1%BA%A7n-80-s%E1%BB%91-d%E1%BB%B1-%C3%A1n-n%C4%83ng-l%C6%B0%E1%BB%A3ng-t%C3%A1i-t%E1%BA%A1o-h%C3%B2a-l%C6%B0%E1%BB%9Bi-2023#:~:text=T%C3%ADnh%20%C4%91%E1%BA%BFn%20th%C3%A1ng%20cu%E1%BB%91i%20n%C4%83m,ch%E1%BB%A7%20l%E1%BB%B1c%20c%E1%BB%A7a%20Vi%E1%BB%87t%20Nam