Việc sản xuất điện từ năng lượng gió liên quan đến việc chuyển đổi động năng của gió thành điện năng thông qua các máy móc và hệ thống chuyên dụng.

Nguồn năng lượng tái tạo này ngày càng trở nên quan trọng trên toàn cầu, góp phần vào các giải pháp năng lượng bền vững.

Cách hoạt động của Tua-bin gió

Khai thác năng lượng gió

Tua-bin gió thu năng lượng gió thông qua lực tác động lên cánh quạt của nó. Thông thường, các cánh quạt này có ba cánh, quay quanh một trục ngang. Đường kính quét của cánh quạt dao động từ 80 đến hơn 200 mét, với các cánh dài hơn giúp sản xuất nhiều điện hơn.

Tạo ra điện năng

Khi cánh quạt quay, nó làm động cơ phát điện chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện năng. Các tua-bin gió truyền thống sử dụng hộp số để tăng tốc độ quay của động cơ phát điện. Tuy nhiên, các tua-bin gió hiện đại sử dụng công nghệ truyền động trực tiếp, không cần hộp số, cho phép tốc độ quay biến thiên và nâng cao hiệu suất. Bộ phát điện và hộp số được đặt trong khoang động cơ, nằm trên đỉnh tháp cao từ 50 đến 200 mét.

Kết nối với lưới điện

Điện năng được tạo ra sẽ được truyền xuống tháp qua các dây cáp, sau đó đến máy biến áp để điều chỉnh điện áp trước khi đưa vào lưới điện thông qua các dây cáp ngầm.

Từ Tua-bin gió trên đất liền đến ngoài khơi

Hạn chế của tua-bin trên đất liền

Các tua-bin gió trên đất liền, dù hiệu quả, vẫn gặp nhiều hạn chế như công suất thấp (3-4 MW), sự chấp nhận xã hội thấp và xung đột trong sử dụng đất liền.

Ưu điểm của tua-bin ngoài khơi

Các tua-bin ngoài khơi tận dụng được gió mạnh hơn và ổn định hơn, cho phép công suất cao hơn (6-10 MW, thậm chí có mẫu đạt 18 MW). Chúng cũng giảm tác động lên cảnh quan, cho phép xây dựng các trang trại gió lớn hơn. Dù chi phí cao hơn, các trang trại gió ngoài khơi ngày càng khả thi về mặt kinh tế nhờ tiến bộ công nghệ.

Gió ngoài khơi: Tua-bin cố định hay nổi?

Tua-bin cố định

Ở độ sâu nước dưới 60 mét, các tua-bin được cố định vào đáy biển. Loại tua-bin này chiếm ưu thế trong các dự án hiện tại, đặc biệt là ở châu Âu, nơi Anh dẫn đầu về công suất lắp đặt.

Tua bin nổi

Ở vùng nước sâu hơn, các tua-bin nổi được neo giữ bằng cáp với đáy biển. Chúng có thể đặt xa bờ hơn, tận dụng sức gió mạnh hơn. Nhiều loại cấu trúc nổi khác nhau được sử dụng, như phao hoặc cột thép.

Tiềm năng to lớn của năng lượng gió

Tiềm năng trên đất liền

Tiềm năng năng lượng gió trên đất liền toàn cầu ước tính đạt khoảng 200.000 TWh mỗi năm. Riêng châu Âu có thể đóng góp 110.000 TWh nếu lắp đặt đủ số lượng tuabin.

Tiềm năng ngoài khơi

Năng lượng gió ngoài khơi có tiềm năng toàn cầu đạt 420.000 TWh mỗi năm, vượt xa nhu cầu điện hiện tại. Tiềm năng ngoài khơi của châu Âu được ước tính khoảng 34.000 TWh mỗi năm.

Ưu điểm của năng lượng gió

Tái tạo và bền vững

Năng lượng gió là nguồn tài nguyên tái tạo, không gây ô nhiễm, cải thiện chất lượng không khí và giảm phát thải khí CO2.

Độc lập về năng lượng

Nó đa dạng hóa nguồn năng lượng, tăng cường an ninh năng lượng và có thể sản xuất gần khu vực tiêu thụ.

Phục hồi môi trường

Các địa điểm lắp đặt tuabin gió có thể phục hồi sau khi ngừng hoạt động, và vật liệu có thể tái sử dụng.

Những thách thức của năng lượng gió

Nguồn Cung Không Ổn Định

Năng lượng gió phụ thuộc vào thời tiết, đòi hỏi các nguồn năng lượng bổ sung hoặc hệ thống lưu trữ khi gió yếu hoặc quá mạnh.

Sự chấp nhận của xã hội

Cần nỗ lực giải quyết các lo ngại về tác động đến động vật hoang dã và xung đột với các hoạt động như đánh bắt cá và chèo thuyền.

Thích ứng với lưới điện

Cần đầu tư lớn để nâng cao khả năng của lưới điện trong việc xử lý khối lượng năng lượng gia tăng.

Nhu cầu về nguyên liệu thô

Việc mở rộng năng lượng gió sẽ tăng nhu cầu về kim loại như đồng và đất hiếm, đòi hỏi tái chế và thực hành bền vững.