Giới thiệu cơ bản về
năng lượng điện gió
Bạn đã bao giờ tự hỏi năng lượng gió hoạt động như thế nào chưa?
Bạn có biết tại sao năng lượng gió lại rất quan trọng đối với tương lai của chúng ta không?
Và bạn có muốn tìm hiểu thêm không?
Đọc tiếp bài viết và Khang Đức sẽ cho bạn biết mọi thứ bạn cần biết về năng lượng gió.
Năng lượng là gì?
Để giải thích cách hoạt động của năng lượng gió, chúng ta hãy bắt đầu bằng câu hỏi: năng lượng là gì?
Nói một cách đơn giản – năng lượng là khả năng thực hiện công việc. Ví dụ, khi chúng ta ăn, cơ thể chúng ta chuyển năng lượng từ thức ăn thành chuyển động trong cơ bắp của chúng ta.
Nói chung, năng lượng có thể được phân loại thành động năng (năng lượng của các vật chuyển động) hoặc thế năng (năng lượng được tích trữ). Các dạng năng lượng khác nhau bao gồm năng lượng nhiệt, năng lượng bức xạ, năng lượng hóa học, năng lượng điện, năng lượng chuyển động, năng lượng âm thanh, năng lượng đàn hồi và năng lượng hấp dẫn.
Trong trường hợp năng lượng gió, tuabin gió lấy động năng có trong gió và chuyển động năng đó thành cơ năng. Chúng ta chủ yếu sử dụng năng lượng cơ học này dưới dạng điện năng.
Bạn muốn biết nó hoạt động như thế nào? Hãy đọc tiếp nhé!
Gió là gì?
Gió luôn hiện hữu ở bên chúng ta. Vậy, gió từ đâu mà ra?
Về cơ bản, gió được hình thành bởi 3 nguyên nhân:
- Sự đốt nóng bầu khí quyển bởi mặt trời,
- Sự quay của Trái đất, và
- Các thay đổi bất thường trên bề mặt trái đất.
Không khí dưới áp suất cao di chuyển về phía vùng có áp suất thấp – và sự chênh lệch áp suất càng lớn thì luồng không khí càng nhanh và gió càng mạnh!
Năng lượng gió là gì?
Các tuabin gió thu năng lượng của gió và chuyển nó thành điện năng.
Năng lượng gió là một giải pháp thay thế cho năng lượng được tạo ra bằng cách đốt nhiên liệu hóa thạch.
Năng lượng gió đến từ một nguồn tài nguyên tự nhiên và có khả năng tái tạo (sẽ không bao giờ cạn kiệt) và là năng lượng sạch: năng lượng từ gió không tạo ra khí thải nhà kính cũng như không thải ra chất ô nhiễm không khí và sử dụng rất ít nước.
Vậy, làm thế nào để chúng ta sản xuất ra năng lượng gió?
Turbine gió là gì?
Tua bin gió là một thiết bị biến đổi động năng từ gió thành điện năng.
Một nhóm các tuabin gió được gọi là trang trại điện gió. Trong trang trại điện gió, các tuabin cung cấp năng lượng cho lưới điện. Các tuabin này có thể được tìm thấy trên đất liền (trên bờ) hoặc trên biển (ngoài khơi).
Tua bin gió được sản xuất với nhiều hình dạng và kích cỡ, nhưng thiết kế phổ biến nhất là loại có 3 cánh gắn trên trục nằm ngang. Sản lượng của các turbine này từ nhỏ như 100 kilowatt đến lớn đến 12 megawatt.
Chúng có thể được đặt ở nhiều vị trí khác nhau: trên đồi, trong cảnh quan thoáng đãng, cố định dưới đáy biển – và thậm chí chúng ta có thể có tuabin nổi ở vùng nước sâu!
Có ba yếu tố chính để xác định lượng điện mà tuabin có thể sản xuất:
- Tốc độ gió – Gió mạnh hơn cho phép chúng ta sản xuất nhiều điện hơn. Các turbine cao hơn dễ tiếp nhận gió mạnh hơn. Điều này có nghĩa là các turbine gió tạo ra điện với tốc độ gió 4 – 25 mét / giây.
- Bán kính cánh turbine – Bán kính hoặc “vùng quét” của các cánh càng lớn, thì càng có nhiều điện được tạo ra. Tăng gấp đôi bán kính cánh turbine có thể tạo ra sức mạnh gấp bốn lần.
- Mật độ không khí – Không khí “nặng hơn” tạo ra lực nâng lên rotor nhiều hơn. Mật độ không khí là một hàm của độ cao, nhiệt độ và áp suất không khí. Các vị trí ở độ cao có áp suất không khí thấp hơn và không khí “nhẹ hơn” nên chúng là các vị trí turbine có năng suất thấp hơn. Không khí “nặng” dày đặc gần mực nước biển thúc đẩy rotor hoạt động hiệu quả hơn.
Turbine gió hoạt động như thế nào?
Có một cánh gạt gió ở trên cùng của mỗi tuabin: giúp cho turbine biết tốc độ và hướng gió thổi.
Sau đó, tuabin quay trên tháp để hướng vào gió, và các cánh quay trên trục để tạo ra lực cản tối đa đối với gió.
Gió bắt đầu làm quay các cánh turbine được kết nối với trục truyền dẫn (ngay sau các cánh turbine) và trục tốc độ thấp.
Trục tốc độ thấp quay cùng tốc độ với các cánh quạt (7-12 vòng / phút). Nhưng chúng ta cần một tốc độ quay nhanh hơn nhiều để máy phát sản xuất ra điện.
Đó là lý do tại sao hầu hết các tuabin gió đều có hộp số, có thể nhân tốc độ quay của trục tốc độ thấp hơn 100 lần với trục tốc độ cao, quay tới 1.500 vòng / phút.
Thiết bị này được kết nối với một máy phát điện để biến đổi động năng thành điện năng.
Turbine không có hộp giảm tốc mà được kết nối trực tiếp từ trung tâm đến máy phát điện thông qua trục của chúng (được gọi là ‘truyền động trực tiếp’).
Làm thế nào để điện từ turbine đến nhà của chúng ta?
Máy phát điện trong turbine (còn được gọi là nacelle) thường tạo ra dòng điện xoay chiều (AC).
Điện được truyền xuống một đường cáp dày bên trong tháp, sau đó qua các đường cáp ngầm đến trạm biến áp.
Tại trạm biến áp, điện áp được biến đổi để có thể đưa vào lưới điện và vận chuyển đến các hộ tiêu thụ điện.
Đây là cách điện được tạo ra từ gió có thể cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện trong nhà, trường học, bệnh viện và văn phòng của chúng ta.
Điều gì xảy ra khi không có gió?
Các nhà phát triển dự án gió lựa chọn cẩn thận các vị trí mà họ lắp đặt các trang trại gió. Khi turbine không quay, thường là do nó đang được bảo dưỡng, hoặc vì nó phải dừng vì lý do an toàn trong trường hợp gió mạnh hoặc bão.
Nhưng thỉnh thoảng, không có đủ gió để làm quay turbine. Điều này có nghĩa là chúng ta mất năng lượng gió? – không phải vậy.
Bằng cách kết hợp các turbine gió với hệ thống lưu trữ năng lượng, chúng ta có thể lưu trữ năng lượng đó để sử dụng sau này bất cứ khi nào mức gió thấp.
Có rất nhiều hình thức lưu trữ khác nhau (pin, bộ lưu trữ nhiệt được bơm hoặc thủy điện, siêu tụ điện năng lượng cao, v.v.), và việc lưu trữ điện năng do năng lượng gió tạo ra là rất quan trọng đối với quá trình chuyển đổi năng lượng.
Tại sao chúng ta nên sử dụng năng lượng gió thay vì các nguồn năng lượng khác?
Ngoài tính sạch, năng lượng gió còn là hình thức sản xuất điện mới rẻ nhất ở hầu hết các nước Châu Âu hiện nay. Một cách tiết kiệm chi phí để giảm thải khí nhà kính và đạt các mục tiêu về khí hậu & môi trường vào năm 2050!
Và – bởi vì năng lượng gió có thể được triển khai với các lĩnh vực khác, đất nơi đặt các trang trại gió cũng có thể được sử dụng cho nông nghiệp và các mục đích khác.
Những lợi ích khác của năng lượng gió là gì?
Năng lượng gió mang lại lợi ích đáng kể cho cộng đồng địa phương. Các trang trại điện gió đóng thuế cho các thành phố địa phương và đóng góp tài chính và cả tính cộng đồng nữa. Các cuộc thăm dò trên khắp châu Âu cho thấy 75-80% những người sống gần các trang trại điện gió đều ủng hộ chúng.
Năng lượng gió cũng là một câu chuyện thành công thực sự của châu Âu: nó tạo ra công ăn việc làm cho 300.000 người ở châu Âu và đóng góp 37 tỷ euro vào GDP của EU. Mỗi GW điện gió trên đất liền mà Châu Âu xây dựng hỗ trợ khoảng 5.000 việc làm trong việc lập kế hoạch, sản xuất và lắp đặt. Hoạt động liên tục và bảo trì các trang trại gió cũng hỗ trợ việc làm cho địa phương.
Ngành công nghiệp gió đã mang lại nhiều việc làm và đầu tư mới cho các vùng đóng tàu và vùng khai thác than. Các khu vực có ngành công nghiệp thép và hóa chất cũng đang được hưởng lợi. Nhiều năng lượng gió hơn sẽ mang lại nhiều lợi ích hơn cho nhiều cộng đồng hơn trên khắp Châu Âu.
Làm thế nào chúng ta có thể tận dụng tối đa năng lượng gió?
Gió đã chiếm 15% sản lượng điện của Châu Âu… nhưng điện năng chỉ là một phần tư năng lượng của Châu Âu.
Nếu chúng ta muốn một thế giới xanh hơn, sạch hơn, chúng ta cần nhiều năng lượng gió hơn và chúng ta cần tăng tỷ trọng điện gió trong cơ cấu thành phần năng lượng.
Source: Windeurope.org
