Năng lượng gió - Kỷ nguyên phát triển năng lượng sạch

31-08-2022, 5:26 pm

Nhu cầu sử dụng điện của người dân trên thế giới ngày càng cao, trong khi đó, nhiệt điện, thủy điện lại là nguồn tài nguyên có hạn. Chính vì thế, năng lượng gió là nguồn nguyên liệu sạch, nguyên liệu tự nhiên và rất dồi dào tiềm năng đang được chú ý và khai thác để tạo ra điện. 

Cùng Điện máy Sakura tìm hiểu chi tiết về lịch sử hình thành và phát triển, nguyên lý hoạt động, những ưu nhược điểm và các thông tin về năng lượng gió trong nội dung dưới đây. Xem ngay!

Khái niệm về năng lượng gió

Khái niệm về năng lượng gió

Khái niệm về năng lượng gió

Năng lượng gió là một nguồn năng lượng từ tự nhiên nhờ sự chuyển động của không khí. Khi mặt trời chiếu xuống mặt đất, khu vực đất liền sẽ nóng nhanh hơn vùng biển, luồng không khí sẽ di chuyển từ biển vào đất liền. Ngược lại, khi đêm xuống, khu vực đất liền sẽ nguội nhanh hơn, vùng biển lại nguội lâu hơn nên không khí sẽ di chuyển theo chiều ngược lại từ đất liền ra biển. Đây chính là nguồn gốc tạo ra năng lượng gió. 

Ngay từ xa xưa, con người đã biết tận dụng năng lượng gió để phục vụ cho cuộc sống sinh hoạt hàng ngày. Những chiếc thuyền buồm không động cơ cũng được hoạt động dựa trên sự dịch chuyển của gió vào ban ngày và ban đêm. 

Gió còn được sử dụng để tạo ra sức kéo thay cho máy móc và tạo ra năng lượng điện để phục vụ cho hoạt động sinh hoạt, sản xuất.

Lịch sử hình thành và phát triển của năng lượng gió

Lịch sử hình thành và phát triển của năng lượng gió

Lịch sử hình thành và phát triển của năng lượng gió

Chiếc cối xay gió đầu tiên trên thế giới được phát minh tại Iran vào thế kỷ thứ 7. Vào thời điểm đó, sức gió chưa sử dụng để tạo ra năng lượng điện mà chỉ sử dụng để thay cho sức lao động trong việc xay ngũ cốc và bơm nước. 

Phát minh mới này đã được du nhập vào các nước trên thế giới như Trung Quốc, Ấn Độ và một số quốc gia ở Châu Âu. 

Cối xay gió trở nên phổ biến ở các nước Châu Âu như Đan Mạch, Hà Lan, Anh, Đức, Tây Ban Nha vào những năm 1200. Tuy nhiên, cho tới khi phát triển cuộc cách mạng công nghiệp, sự xuất hiện của các loại máy móc chạy bằng than đã khiến cho cối xay gió dần mai một. 

Tuabin gió tạo ra điện được phát minh vào năm 1887 tại Scotland bởi một giáo sư trường Cao đẳng Anderson. Lúc này, Tuabin gió có độ cao khoảng 10m, các cánh quạt được làm bằng buồm vải. Ông đã tạo ra tuabin gió ngay trong khu vườn của mình để cung cấp ánh sáng điện cho ngôi nhà. 

Ông đã đề xuất cung cấp điện cho những ngôi nhà quanh lành nhưng đã bị từ chối bởi ở thời điểm đó tuabin gió tạo ra điện còn là điều khá lạ lẫm đối với người dân. 

Sau đó, tuabin gió của giáo sư người Scotland đã được cải tiến bởi một kỹ sư ở Cleveland. Tuabin gió có kích thước lớn hơn, đường kính cánh quạt 17 mét được gắn trên một tòa tháp cao 18 mét. Lượng điện tạo ra ở khoảng 12kW để sử dụng cho các máy móc và hệ thống chiếu sáng cho phòng thí nghiệm của kỹ sư này. 

Tới năm 1891, nhà khoa học tại Đan Mạch đã tạo ra tuabin gió có khả năng tạo ra nguồn điện lớn và ổn định, có thể đáp ứng được nhu cầu sử dụng cho toàn bộ ngôi nhà. 

Cho tới đầu thế kỷ 20, tuabin gió đã xuất hiện rất nhiều ở các quốc gia trên thế giới: 2500 cối xay gió tại Đan Mạch, vài triệu cối xay gió tại Trung Tây Hoa Kỳ,...

Từ năm 2000 tới nay, năng lượng gió ngày càng được ưa chuộng và được đầu tư nhiều hơn. Các tuabin gió được lắp đặt có kích thước lớn mang lại nguồn điện mạnh và hiệu quả hơn. Các cánh quạt cũng được cải tiến với ngoại hình đẹp để không làm ảnh hưởng tới mỹ quan trong khu vực. 

Ngoài lắp đặt tuabin gió ở đất liền, người ta còn khai thác tuabin gió trên các vùng biển lộng gió gần biển đặc biệt là Trung Quốc, Mỹ, Đan Mạch, Thụy Điển,... 

Phân loại các dạng năng lượng gió

Dựa theo vị trí địa lý, người ta chia năng lượng gió thành 2 loại là điện gió xa bờ và điện gió trên bờ. 

Phân loại các dạng năng lượng gió

Phân loại các dạng năng lượng gió

Điện gió xa bờ

Các vùng biển có độ sâu vừa phải, gió biển điều hòa, không lấn chiếm đất, cách đất liền khoảng từ 10 - 60 km là những nơi có tiềm năng để xây dựng ra các tuabin gió. Ở vùng phía Nam nước ta cũng có đặc điểm vị trí và địa hình tương tự với độ sâu từ khoảng 0 - 60m, diện tích rộng khoảng 142.000 km2. Ở độ cao 100m, tốc độ gió có thể đạt tới 7 - 10 m/s. 

Tuy nhiên, để lắp đặt tuabin xa bờ thường tốn kém chi phí gấp 1.5 - 2 lần so với các vị trí gần bờ (trên bờ). 

Điện gió trên bờ

Khác với tuabin trên biển, tuabin trên đất liền lại đòi hỏi cao về nghiên cứu và khảo sát về tốc độ gió bởi gió trong đất liền thường kém ổn định hơn. Tốc độ gió trung bình cao nhất trên đất liền chỉ ở khoảng 4.5 m/s. Nhưng nếu đã khảo sát thành công, chi phí lắp đặt sẽ thấp hơn so với tuabin trên biển. 

Điện gió trên bờ thường phổ biến hơn điện gió xa bờ bởi một phần lý do là chi phí, vị trí địa lý, kỹ thuật lắp đặt, phần khác là do không phải quốc gia nào cũng có vùng biển phù hợp.  

Nguyên lý hoạt động của năng lượng gió

Nguyên lý hoạt động của năng lượng gió

Nguyên lý hoạt động của năng lượng gió

Khi gió chạm tới các cánh quạt gió làm cánh quạt quay. Roto tuabin gió được kết nối với hộp số tốc độ cao. Tốc độ của Roto sẽ được chuyển từ tốc độ thấp sang tốc độ cao khi được hộp số biến đổi vòng quay. 

Roto của máy phát với trục tốc độ cao từ hộp số được ghép với nhau nên máy phát điện sẽ được chạy ở tốc độ cao hơn và tạo ra điện. 

Các tuabin gió thường được đặt ở các vị trí cao khoảng 30m để có thể thu hết năng lượng gió với tốc độ nhanh, không bị nhiễu loạn bởi các luồng gió bất thường. 

Cách để tạo ra năng lượng gió

Có 3 cách phổ biến để tạo ra năng lượng gió: 

  • Tuabin gió

Tuabin gió là phương pháp tạo ra năng lượng gió quen thuộc và được nhiều người biết đến nhất. Tuabin gồm các cánh quạt chuyển động quay tròn trục, động năng của trục được chuyển đổi tới máy phát và tạo ra điện. 

Điện từ tuabin gió được vận chuyển tới điện lưới sử dụng trong địa phương hoặc tham gia vào mạng lưới điện quốc gia. 

  • Cây điện gió

Khác với tuabin gió, cây điện gió không phát ra tiếng ồn nên thường được ưa chuộng sử dụng ở những nơi công cộng địa phương như công viên, vườn,... để không gây khó chịu cho mọi người xung quanh. 

Cây điện gió có thiết kế đặc biệt ấn tượng nên còn được sử dụng như vật trang trí ở các công viên mà không làm ảnh hưởng tới cảnh quan. Cây điện gió chỉ tạo ra năng lượng điện nhỏ nên thường chỉ sử dụng trong khu vực nhỏ. 

  • Diều điện gió

Diều điện gió khi cất cánh sẽ bay xung quanh trạm, gió cũng làm xoay 8 cánh quạt trên diều điện gió để kích hoạt máy phát điện, tạo ra điện truyền về điện lưới. Diều điện gió phù hợp áp dụng ở những khu vực gặp khó khăn trong việc xây dựng tuabin gió. 

Một số ưu nhược điểm của năng lượng gió cần lưu ý

Một số ưu nhược điểm của năng lượng gió cần lưu ý

Một số ưu nhược điểm của năng lượng gió cần lưu ý

Năng lượng gió là nguồn tài nguyên vô hạn, không gây ảnh hưởng tới môi trường nhưng nó vẫn có những ưu, nhược điểm nhất định: 

Ưu điểm: 

  • Là tài nguyên vô hạn, có thể sử dụng lâu dài mà không phụ thuộc vào nguồn cung cấp
  • Quá trình hoạt động để tạo ra điện không gây ô nhiễm môi trường
  • Chi phí đầu tư và duy trì hoạt động thấp hơn so với các nguồn năng lượng khác
  • Tạo ra việc làm cho người lao động trong việc vận hành, bảo trì, bảo dưỡng trong tương lai nếu năng lượng gió được sử dụng phổ biến. 
  • Không chiếm nhiều diện tích không gian cho việc lắp đặt xây dựng, người dân vẫn có thể tận dụng phần đất bên dưới tuabin gió để nuôi trồng nông nghiệp.
  • Ở những nơi công cộng hoàn toàn có thể sử dụng cây điện gió để tạo ra điện sử dụng không khu vực mà không làm tốn kém chi phí cho hóa đơn điện. 
  • Giá cả sử dụng năng lượng gió thấp hơn sử dụng các loại nhiên liệu khác. 

Nhược điểm: 

  • Tuabin gió có thể tạo ra ô nhiễm tiếng ồn cho các khu vực xung quanh
  • Các loài động vật trong khu vực như chim chóc đều bị ảnh hưởng khi có sự xuất hiện của tuabin gió. 
  • Tuabin gió còn gây ảnh hưởng tới mỹ quan 
  • Thời tiết không thuận lợi như mưa gió có thể làm ảnh hưởng tới hoạt động của tuabin - sét đánh. Đặc biệt, nếu cánh quạt hay bất cứ bộ phận nào của tuabin bị rơi trong bão sẽ có thể gây thương tích cho con người và thiệt hại về tài sản
  • Các tuabin gió bị phụ thuộc vào lượng gió nên chỉ lắp đặt được ở một số khu vực nhất định, các vị trí tốt thường lại nằm ở những vị trí hẻo lánh, xa khu vực dân cư nên thường gặp khó khăn trong việc lắp đặt và vận chuyển đường dây điện. 
  • Các cây xanh cổ thụ lớn ở quanh khu vực đều sẽ bị phá bỏ nếu xây dựng tuabin gió
  • Điện từ năng lượng gió còn phải cạnh tranh rất nhiều với nhiệt điện và thủy điện. Ở nhiều quốc gia và khu vực vẫn ưa chuộng nhiệt điện và thủy điện, dành nhiều kinh phí để đầu tư hơn là năng lượng gió. 

Trên đây là toàn bộ thông tin về năng lượng gió, các loại năng lượng gió, cách tạo năng lượng gió và nguyên lý hoạt động của năng lượng gió. Cảm ơn bạn đọc đã dành thời gian cho bài viết của Điện máy Sakura!

Bài viết khác

Sản phẩm đã xem

Yêu cầu gọi lại
Chat ngay qua Messenger Chat ngay qua Zalo