Tua bin gió nổi trục đứng có phải tương lai của điện gió ngoài khơi?

Cơ chế nào để Việt Nam phát triển bền vững nguồn điện khí, điện gió, mặt trời? Mới đây, tại TP. Hồ Chí Minh, Cục Điện lực và Năng lượng tái tạo - Bộ Công Thương phối hợp với Hội đồng Khoa học Tạp chí Năng lượng Việt Nam và Trung tâm Thông tin Năng lượng tổ chức Hội thảo quốc tế về “Chính sách cho phát triển các dự án điện gió, điện mặt trời và điện khí tại Việt Nam”. Hội thảo được chia thành ba phiên (hai phiên buổi sáng và một phiên buổi chiều).

Tua bin gió nổi S2x có 3 cánh quạt xoay theo trục đứng (vertical axis) thay vì trục ngang truyền thống (horizontal axis), có thể chịu tốc độ gió lên đến 180 km/h.

Thiết kế tua bin gió nổi trục đứng công suất 1 MW. (Ảnh: SeaTwirl).

Công ty Thụy Điển SeaTwirl đang phát triển tua bin gió nổi trục đứng (Vertical -axis wind turbine - VAWT) công suất 1 MW mang tên S2x, mẫu thử nghiệm cho sản phẩm thương mại đầu tiên của hãng này. SeaTwirl cũng ký thỏa thuận với Công ty Na Uy Westcon để lắp đặt tua bin gió này ở vùng biển gần Bokn, Na Uy. Thiết bị dự kiến bắt đầu hoạt động vào năm 2023 với thời gian thử nghiệm khoảng 5 năm - New Atlas hôm 12/9/2022 đưa tin.

SeaTwirl mô tả thiết kế của mình là đơn giản và chắc chắn. Đây là tua bin gió trục đứng, không giống tua bin gió trục ngang với cánh quạt phổ biến hiện nay.

Tua bin gió trục đứng (VAWT) là một loại tua bin gió trong đó trục của rô-to chính được đặt ngang với gió trong khi các bộ phận chính nằm ở chân của tua bin. Việc bố trí này cho phép đặt máy phát điện và hộp số gần mặt đất, tạo điều kiện thuận lợi cho việc bảo dưỡng và sửa chữa. VAWT không cần hướng vào gió, loại bỏ nhu cầu về cơ chế định hướng và cảm biến gió.

Tua bin gió trục đứng là một công nghệ đầy hứa hẹn để sản xuất điện gió ngoài khơi vì nhiều lý do:

Thứ nhất: Tua bin gió trục đứng có thể nhận gió từ mọi hướng nên không cần những hệ thống nặng nề, đắt tiền để định hướng chúng theo gió như loại tua bin gió trục ngang.

Thứ hai: Chúng có thể chạy máy phát điện ở vị trí bằng, hoặc dưới mực nước, trong khi tua bin gió trục ngang cần đặt máy phát điện trên đỉnh trụ, tạo thành cấu trúc nặng đầu, đòi hỏi trụ phải cực kỳ chắc chắn và dưới mặt nước phải có các đối trọng khổng lồ để giữ cho chúng thẳng đứng. Điều này cũng đồng nghĩa với việc, tua bin gió trục ngang đòi hỏi nhiều vật liệu hơn và chi phí cao hơn.

Thứ ba: Tua bin gió trục đứng có thể đặt gần nhau hơn nhiều so với loại trục ngang, giúp tăng năng suất trong cùng một diện tích.

Tua bin gió của SeaTwirl gồm ba cánh quạt gắn trên một trụ nổi với trọng tâm thấp và đế nặng đóng vai trò như sống thuyền giúp giữ thăng bằng. Thiết bị này nằm trong một hệ thống phát điện tĩnh được neo xuống đáy biển. Khi các cánh quạt đón gió, toàn bộ trục sẽ quay, máy phát điện tạo ra điện và truyền vào bờ thông qua hệ thống dây cáp điện.

Vì trụ chính nổi và được giữ thẳng đứng nhờ đế thăng bằng, các ổ trục của máy phát điện không cần chịu trọng lượng của toàn bộ cấu trúc. Do đó, chúng có thể nhỏ gọn, nhẹ và rẻ hơn. Việc bảo trì S2x cũng dễ dàng và tiết kiệm hơn nhiều so với tua bin gió trục ngang vì các thiết bị nằm gần mặt nước thay vì trên đỉnh của các cột trụ đồ sộ.

S2x dự kiến có chiều cao khoảng 55 m so với mặt nước và cột trụ trung tâm sẽ ăn sâu xuống đáy biển 80 m. Do đó, nó cần lắp đặt trong vùng biển sâu.

Theo SeaTwirl, độ sâu tối thiểu là 100 m. VAWT sẽ ngắt điện nếu tốc độ gió vượt 90 km/h, mặc dù nó được thiết kế để chịu tốc độ gió lên đến 180 km/h.

SeaTwirl cho biết, VAWT S2x sẽ có tuổi thọ 25 - 30 năm./.

TS. NGUYỄN MẠNH HIẾN - TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM (SƯU TẦM)