Tuabin gió không cánh – Ngành điện gió dành cho tương lai

Tuabin gió không cánh hoạt động dựa trên nguyên lý của hiệu ứng nghịch lý Bernoulli. Hệ thống bao gồm một trụ tròn với các khe hở ở phần trên và dưới, cùng với một động cơ điện. Khi gió đi qua các khe hở, áp suất không khí tăng, tạo ra một lực hút dẫn đến luồng không khí chảy qua hệ thống. Điều này đẩy động cơ quay và tạo ra năng lượng điện. Và trong bài viết này Việt Nam Solar sẽ giới thiệu đến bạn chi tiết hơn về lợi ích khi sử dụng tuabin không có cánh.

Tuabin gió không cánh là gì ?

Tuabin gió không cánh là một thiết kế độc đáo không có cánh quay, thay vào đó, nó đứng thẳng và dao động theo phản ứng của các dòng xoáy. Điều này mang lại nhiều ưu điểm so với tuabin gió truyền thống.

Một trong những lợi thế vượt trội của tuabin gió không cánh là tính đơn giản và dễ sản xuất. Thiết kế đơn giản chỉ gồm một thành phần cấu trúc, giúp giảm chi phí sản xuất, vận chuyển, bảo quản và lắp đặt. Vì không có các bộ phận chuyển động phức tạp như vòng bi hay bánh răng, việc bảo trì tuabin gió không cánh trở nên đơn giản hơn nhiều. Điều này cũng dẫn đến chi phí vận hành thấp hơn, giúp giảm điện năng tiêu thụ và tiết kiệm chi phí lên đến 40%.

Không chỉ có vậy, tuabin gió không cánh còn mang lại nhiều lợi ích khác. Thiết kế ít bộ phận chuyển động giúp giảm tiếng ồn phát sinh, đồng thời không gây nguy hiểm cho chim cánh cụt và các loài chim khác. Điều này làm cho tuabin gió không cánh tiên tiến hơn so với các sản phẩm trước đây và đáng chú ý trong việc bảo vệ môi trường và đa dạng sinh học.

Mặc dù tuabin gió không cánh vẫn đang trong quá trình nghiên cứu và phát triển, tiềm năng của nó là rất lớn. Thiết kế độc đáo và những lợi ích vượt trội mang lại hy vọng cho việc sử dụng năng lượng gió một cách hiệu quả và bền vững trong tương lai.

Nguyên lý hoạt động tuabin gió không cánh

Hiện tượng cộng hưởng trong năng lượng gió được gọi là hiện tượng rơi xoáy, có nguồn gốc từ hiệu ứng khí động học. Trong lĩnh vực động lực học chất lỏng, khi gió đi qua một vật thể cồn, dòng chảy bị thay đổi và tạo ra các xoáy có chu kỳ. Khi tần số của các lực xoáy này gần với tần số cấu trúc của vật thể, vật thể sẽ bắt đầu dao động và cộng hưởng với gió. Hiện tượng này còn được gọi là Rung động cảm ứng xoáy.

Công nghệ tuabin gió không cánh thực ra là một cột trụ thẳng đứng cố định, có một thanh đàn hồi. Khi gió thổi qua, cột trụ này sẽ dao động và tạo ra điện qua hệ thống máy phát điện. Đây là một hình thức tuabin gió cộng hưởng rung động tạo ra xoáy.

Thiết kế của tuabin gió không cánh rất đơn giản. Cột trụ hình nón được xoay theo phương thẳng đứng, với sự trợ giúp của một thanh trụ được giữ trong ổ lăn và chỉ dao động theo một hướng. Một tấm kim loại được sử dụng để che phủ khu vực dưới trục. Phần trên của cột trụ rung lên và xuống trong gió, trong khi phần dưới nối với trục quay.

Bên ngoài, cột trụ được làm chủ yếu từ vật liệu cứng, nhưng nó có thể rung khi nó được gắn vào thanh dưới cùng. Mặt trên của cột trụ không bị ràng buộc và có biên độ dao động lớn nhất. Cấu trúc này thường được làm từ polyme gia cố bằng carbon và/hoặc sợi thủy tinh, vật liệu thường được sử dụng trong cánh của tuabin gió thông thường.

Tất nhiên, thiết kế của tuabin gió không cánh khác biệt đáng kể so với tuabin gió truyền thống. Thay vì có tháp, nan và các cánh quạt thông thường, hệ thống này chỉ bao gồm một cột trụ nhẹ được gắn trên một nền đất. Điều này giúp tiết kiệm chi phí vật liệu và loại bỏ nhu cầu xây dựng nền sâu hơn.

Cột trụ được hỗ trợ ở phần trên bằng thanh cố định, trong khi phần dưới được cố định chắc chắn vào mặt đất. Nó được làm từ polyme gia cố bằng sợi carbon, có khả năng chống mỏi cao và ít mất năng lượng khi dao động.

Ưu – nhược điểm của tuabin gió không cánh

Ưu điểm

• Dễ dàng lắp đặt: Do các tua bin không cánh nhẹ và có tâm trọng lực gần mặt đất, yêu cầu về neo hoặc nền móng được giảm đáng kể. Điều này làm cho việc lắp đặt trở nên dễ dàng hơn nhiều so với tuabin gió truyền thống.
• Hiệu suất không gian tốt: Diện tích quét giảm của tua bin không cánh cho phép bố trí nhiều tua bin hơn trong cùng một diện tích bề mặt. Điều này giúp bù đắp cho sự mất mát hiệu suất năng lượng và tăng hiệu quả không gian với chi phí thấp.
• Tiếng ồn thấp và an toàn cho chim: Chỉ có một số bộ phận chuyển động trong tua bin không cánh, giúp giảm tiếng ồn và không gây nguy hiểm cho các loài chim.
• Bảo trì đơn giản: Tua bin không cánh không có các bộ phận chuyển động phức tạp như cánh quạt, bánh răng, hay ổ trục trong thiết kế. Do đó, việc bảo trì và vận hành chúng trở nên đơn giản hơn.
• Chi phí thấp: Tua bin không cánh tạo ra điện với chi phí thấp hơn 40% so với tuabin gió truyền thống. Điều này có thể làm giảm chi phí năng lượng và làm cho năng lượng gió trở nên hợp lý kinh tế hơn.
• Ứng dụng linh hoạt: Tua bin không cánh có thể được sử dụng cả trong và ngoài lưới điện và có thể kết hợp với hệ thống năng lượng mặt trời.

Nhược điểm

• Hiệu suất chưa cao: Các tua bin không cánh vẫn đang trong giai đoạn phát triển sơ khai và hiệu suất chuyển đổi năng lượng gió thành năng lượng điện chưa cao. Điều này hạn chế việc áp dụng rộng rãi của chúng.
• Ứng suất tác động cao: Để tạo ra một lượng điện đáng kể, cánh quạt của tua bin không cánh phải lắc lư với tốc độ nhanh. Tuy nhiên, tốc độ dao động cao cũng tạo ra ứng suất tác động lớn lên cánh và nền tảng giữ cánh thẳng đứng.
• Ảnh hưởng của khí quyển: Sản xuất điện của tua bin không cánh có thể bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của khí quyển. Hệ thống điều khiển dao động cần tuân theo tần số và độ tin cậy rung động thông thường của cột buồm.
• Chi phí ban đầu cao: Tùy thuộc vào yêu cầu và kết quả mong muốn, chiều cao cột của tua bin không cánh có thể tăng lên. Điều này có thể làm tăng chi phí ban đCác ưu điểm của tua bin không cánh bao gồm:
• Nhẹ và dễ lắp đặt: Tua bin không cánh có trọng lượng nhẹ và tâm trọng lực gần mặt đất, giảm yêu cầu về neo hoặc nền móng. Điều này làm cho việc lắp đặt dễ dàng và tiết kiệm thời gian và công sức.
• Hiệu suất không gian tốt: Diện tích quét nhỏ hơn của tua bin không cánh cho phép bố trí nhiều tua bin hơn trong cùng một diện tích bề mặt. Điều này giúp tận dụng không gian một cách hiệu quả và tăng cường hiệu suất năng lượng.
• Tiếng ồn thấp và an toàn cho chim: Các tua bin không cánh có ít bộ phận chuyển động hơn, giảm tiếng ồn và không gây nguy hiểm cho chim và động vật khác.
• Bảo trì đơn giản: Thiết kế đơn giản của tua bin không cánh giúp giảm công việc bảo trì và chi phí liên quan. Vì không có cánh quạt, bánh răng hoặc các bộ phận chuyển động khác, không cần bảo dưỡng phức tạp và thay thế.
• Chi phí thấp: Tua bin không cánh tạo ra điện với chi phí thấp hơn so với tua bin gió truyền thống. Điều này giúp làm giảm chi phí vận hành và tăng tính kinh tế của hệ thống năng lượng gió.
• Ứng dụng linh hoạt: Tua bin không cánh có thể được sử dụng trong và ngoài lưới điện, và có thể được tích hợp vào các hệ thống năng lượng mặt trời gió kết hợp.

So sánh tuabin gió truyền thống và tuabin gió không cánh

Phần lớn các tuabin gió truyền thống hiện nay được trang bị ba cánh quạt. Số lượng cánh quạt đúng là rất quan trọng để đạt được hiệu suất và hiệu quả tốt nhất cho máy phát điện. Các nhà khoa học và kỹ sư đã khám phá ra rằng sử dụng ba cánh quạt là phương pháp hiệu quả nhất và ít gây cản trở nhất để thu hoạch năng lượng gió.

Việc thiết kế và sử dụng cánh quạt trong tuabin gió là một lĩnh vực khoa học phức tạp, phụ thuộc vào các yếu tố như khí động học và lực cản của không khí.

Trái lại, tuabin gió không cánh là loại tuabin không có cánh quạt quay, mà năng lượng từ gió được thu thập thông qua hiện tượng xoáy lốc, được tạo ra bởi tác động của lực khí động.

Thường thì các tuabin gió có cánh quạt tương tác với gió, tạo ra lực nâng hoặc lực cản và chuyển động này thành chuyển động quay. Chuyển động quay này sau đó được chuyển đổi thành năng lượng điện bởi máy phát điện. Tuy nhiên, tuabin gió không cánh không liên quan đến quá trình này. Thiết kế không cánh có thể giúp giảm tổn thất do ma sát trong hệ thống, từ đó giảm mài mòn.

Lời kết

Chi phí sản xuất và bảo trì tuabin gió không cánh thấp hơn đang đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường nhu cầu sử dụng chúng. Bên cạnh chi phí thấp, những tuabin này cũng có tổn thất điện năng nhỏ hơn. Do đó, tuabin gió không cánh có thể được lắp đặt với số lượng lớn hơn trên một đơn vị diện tích so với tuabin gió truyền thống. Những lợi ích này, khi kết hợp với nhau, đang thúc đẩy sự phát triển của thị trường tuabin gió không cánh trên toàn cầu.

Mọi chi tiết xin liên hệ:

• CÔNG TY TNHH VIỆT NAM SOLAR
  
• MST: 0315209693
  
• Địa chỉ: 56A Hồ Bá Phấn, Khu phố 4, Phường Phước Long A, TP. Thủ Đức, TP.HCM
  
• Trung tâm bảo hành: 188 Đông Hưng Thuận 41, Phường Tân Hưng Thuận, Quận 12, TP.HCM
  
• Kho chứa hàng: Lô B14-15 Đường số 2, KCN Hải Sơn, Xã Đức Hòa Hạ, Huyện Đức Hòa, Tỉnh Long An
  
• Hotline: 0981.982.979 – 088.60.60.660
  
• Email: lienhe@vietnamsolar.vn
  
• Website: https://demo.vietnamsolar.vn