Những tuabin gió sáng tạo trong thiết kế

Vừa qua, Hiệp hội Năng lượng Quốc tế (IEA) công bố nguồn năng lượng tái tạo trên toàn cầu lần đầu tiên vượt qua năng lượng than, trong đó năng lượng gió chiếm một tỷ lệ lớn. Hiện nay, những sáng kiến công nghệ mới trong thiết kế tuabin gió không còn là bí ẩn và trở thành hình thức phát triển nhanh nhất các nguồn năng lượng sạch. Các kỹ sư đã phát triển thiết bị mới hiệu quả hơn, an toàn hơn cho con người và động vật.

1. Tuabin gió bão đầu tiên trên thế giới

Tuabin gió bão (typhoon) được phát minh bởi Atsushi Shimizu nhằm khai thác một lượng lớn năng lượng chứa trong các cơn bão thường đổ bộ vào Nhật Bản. Ông ước tính một con bão chứa nguồn năng lượng khổng lồ có thể cung cấp năng lượng cho quốc gia trong 50 năm nếu được khai thác.

Hệ thống này được thiết kế đủ sức chống chọi lại với sức gió khủng khiếp từ các cơn bão, có hệ thống trục đẳng hướng và có thể tùy chỉnh tốc độ quay của cánh quạt. Các thử nghiệm đã được tiến hành và cho những kết quả hứa hẹn. Hiện Shimizu đang làm nhiệm vụ kết nối với các nhà đầu tư để xây dựng các phiên bản thực tế lớn hơn với hy vọng một ngày không xa trong tương lai sẽ có thể sử dụng năng lượng từ các cơn bão để cung cấp cho mạng lưới điện quốc gia.

2. Tuabin lai gió và nước

Bằng cách nào để một tuabin gió tạo ra điện khi không có gió?

Chắc chắn rằng với các tuabin truyền thống điều này đơn giản là không thể, nhưng một dự án mới từ Max Bögl Wind AG và GE Renewable Energy cho phép kết nối tuabin cánh truyền thống với công nghệ thủy điện để tạo ra máy phát điện năng lượng lai đầu tiên trên thế giới – kết hợp năng lượng gió và nước. Thiết bị nằm trong dự án Swabian-Franconian Forest của Đức sẽ khởi đầu với 4 tuabin gió có công suất 13,6 MW. Giai đoạn đầu tiên dự kiến sẽ kết nối với hệ thống lưới điện trong năm tới, và giai đoạn hai sẽ thêm một nhà máy thủy điện công suất 16MW dự kiến sẽ hoàn thành vào năm 2018.

3. Tuabin gió trên không trung

Trong khi hầu hết các dự án năng lượng gió được đặt vững chắc trong lòng đất hoặc trên biển, một số sáng kiến gần đây đã đưa các tuabin lên trên bầu trời, nơi gió di chuyển nhanh nhất. Tuabin gió trên không đầu tiên ra mắt vào năm 2014 tại Fairbanks, Alaska có tên gọi BAT-Buoyant Airborne Turbine do MIT Altaeros Energies thiết kế và xây dựng, đặt ở độ cao 1000 feet (tương đương 300m) nhờ khí heli và có hình dạng như một khinh khí cầu hình trụ khổng lồ. Tuabin gió này tận dụng được nguồn năng lượng gió mạnh hơn từ 5-8 lần so với ở mặt đất. Thí nghiệm trong 18 tháng đã tạo ra đủ năng lượng cho hàng chục hộ gia đình. Do lợi thế vị trí cao, hệ thống BAT cũng có thể cũng truyền tín hiệu WiFi và di động, cũng như các cảm biến thời tiết.

4. Tuabin gió không cánh

An toàn cho chim khi bay gần các tuabin gió là một vấn đề nan giải. Để giảm bớt sự nguy hiểm, các kỹ sư đã tạo ra máy phát điện Vortex Bladeless, có hình dáng như một cọng rơm lớn, mỏng thay vì các lưỡi quạt như thông thường, giúp thu hoạch năng lượng từ các xoáy gió di chuyển trong không khí. Do hệ thống này chiếm diện tích nhỏ nên một số có thể được lắp đặt trong các không gian của tuabin một lưỡi quạt đảm nhận. Người sáng lập Vortex Bladeless nhấn mạnh thiết bị giúp cắt giảm chi phí sản xuất 53%, chi phí bảo trì 80% so với tuabin truyền thống.

5. Tuabin gió kiểu phễu

Tuabin gió sáng tạo này có khả năng sản xuất năng lượng nhiều hơn 600 lần so với cối xay gió truyền thống. Tuabin SheerWind Invelox là một máy phát điện năng lượng gió dạng hình phễu, khai thác gió ở mặt đất và làm tăng tốc độ của gió bên trong nhờ cấu trúc hình phễu thu nhỏ và nhiều nút thắt đột ngột. Hệ thống có thể hoạt động ngay cả trong điều kiện gió thấp và do không có cánh bên ngoài quay với tốc độ cao nên không gây nguy hiểm cho động vật hoang dã tại địa phương. Thiết bị này cũng ít tốn kém chi phí xây dựng hơn so với những tuabin gió truyền thống.

6. Tuabin gió thân thiện với chim trời

Đây là một trong những thiết kế lâu đời nhất trong danh sách này, do cựu chiến binh Raymond Green 89 tuổi cũng là một người yêu chim thiết kế vào năm 2012. Ông đặt tên máy phát điện năng lượng gió này là Catching Wind có hình dạng như một chiếc phễu và loa khổng lồ. Gió sẽ vào và sau đó được nén lại để tạo ra năng lượng nhiều hơn tại các tuabin bên trong. Tuabin gió này không có bộ phận chuyển động bên ngoài nên không đe dọa cho các loài chim khi chúng bay ngang qua. Green đã mở rộng hệ thống này và hy vọng rằng cả dân cư và các khu công nghiệp có thể tạo ra năng lượng tái tạo mà không gây nguy hiểm cho các loài chim.

HT (theo khoahoc.tv)