Các công ty điện gió liên doanh vào vùng nước sâu hơn bao giờ hết, tuabin kiểu cối xay gió truyền thống có thể không phải là giải pháp phù hợp nhất. Đã đến lúc xem xét các lựa chọn thay thế.

Tua bin gió truyền thống có lưỡi mà xoay quanh một trục nằm ngang, và điều này vẫn tiêu chuẩn trong các trang trại gió hiện đại. Thường tuabin ngang trục gió (HAWTs) đã thống trị thị trường năng lượng gió, cả trên đất liền và ở vùng nước nông ngoài khơi.

Nhưng các trang web gió tốt nhất thường được tìm thấy ở vùng biển sâu hơn, xa vật cản gió, đường vận chuyển, nimbys và chim di cư. Các cấu trúc hỗ trợ cố định cứng nhắc dưới đáy biển có thể không khả thi về mặt kinh tế ở độ sâu ngoài 50m, vì vậy các kỹ sư thay vào đó chuyển sang nền móng nổi.

Đây là những điều kiện rất khác nhau để tạo ra điện từ gió, điều đó có nghĩa là sự quan tâm lại xuất hiện trong các cấu hình tuabin gió thay thế. Như chúng tôi báo cáo trong Giao dịch triết học của Hội Hoàng gia áp dụng một trục xoay dọc là một trong những thay thế như vậy. Những tua-bin này, luôn luôn phải đối mặt với gió, được gọi là tua-bin gió trục thẳng đứng (VAWTs).

Cấu trúc ổn định

tuabin ngang trục truyền thống là rất đầu nặng, với các cánh quạt và các thiết bị mà tạo ra điện năng nhất thiết cố định lên đỉnh tháp. Trong một tuabin ngoài khơi lớn phần này có thể nặng vài trăm tấn và khoảng 100m trên mực nước biển.

Trong một tuabin trục thẳng đứng, các hệ thống phát điện có thể ở độ cao thấp hơn nhiều, thậm chí ngay dưới chân tháp. Điều này có nghĩa là VAWT có xu hướng có trọng tâm thấp hơn nhiều.

Trên các giá đỡ nổi, lợi thế này được phóng to - chỉ cần nghĩ đến việc bạn ổn định như thế nào khi ngồi trên một chiếc xuồng thay vì đứng trên nó.

Việc hạ thấp máy phát điện cũng giúp chúng dễ tiếp cận hơn và dễ bảo trì hoặc thay thế hơn. Ví dụ, với một VAWT, công nhân chỉ cần leo lên một khoảng cách ngắn để truy cập máy móc chứ không phải leo lên một tháp 100m liên tục di chuyển.

Kích Matters

Nói chung, các tuabin gió lớn hơn sản xuất điện rẻ hơn. Điều này đã dẫn đến tuabin nhận được bao giờ lớn hơn và mạnh hơn, đặc biệt là ở nước ngoài nơi 50m lưỡi là hiện thường xuyên và một số thậm chí lớn hơn nhiều.

Nhưng những người khổng lồ xoay quanh chân trời như vậy có thể sớm đạt đến giới hạn của họ. Nếu xem xét trục của lưỡi kiếm, khi lưỡi cắt này nằm ngang, lực hấp dẫn sẽ vuông góc với nó, trong khi khi lưỡi dao thẳng đứng (hướng lên), lực hấp dẫn sẽ song song với trục và hướng về phía gốc của lưỡi dao. Cuối cùng, khi lưỡi dao thẳng đứng một lần nữa (hướng xuống), lực hấp dẫn sẽ song song với trục lưỡi cắt, nhưng bây giờ chỉ về phía mũi. Một số nghiên cứu khẳng định tải trọng trường dao động này giới hạn kích thước của tuabin trục ngang.

Tua bin trục dọc giải quyết vấn đề này bởi vì khi chúng quay, chúng chịu một lực hấp dẫn không đổi, luôn cùng hướng. Không có sự căng thẳng khi giữ các lưỡi kim loại 80m ở một đầu, VAWT có thể có khả năng trở nên lớn hơn nhiều.

Nghiên cứu cũng đã thể hiện tuabin dọc có thể được đặt gần nhau hơn trong một trang trại gió. Vì vậy, trong một khu vực nhất định, hơn VAWTs có thể được cài đặt, và nhiều điện hơn tạo ra hơn nếu HAWTs đã được sử dụng, do đó làm giảm chi phí điện năng.

Cuộc cách mạng Axis

Vì vậy, bây giờ câu hỏi rõ ràng đặt ra: tại sao VAWT chưa được sử dụng nếu chúng rất thuận lợi? Lý do chính là nó vẫn là một công nghệ mới. Mặc dù các nhà nghiên cứu đã xem xét các trục dọc trong nhiều thập kỷ, công nghệ đã tụt lại phía sau do chủ yếu là các hạn chế về vật liệu và hệ thống ổ trục. Các nhà đầu tư vẫn xem công nghệ được biết đến như một sự đặt cược an toàn và ngay cả khi nhìn vào gió biển sâu, họ đã có xu hướng ủng hộ các tua-bin trục ngang trên các nền tảng nổi.

Tuy nhiên cả hai chính phủ và các công ty tư tưởng tiến hiện đang đầu tư vào tiềm năng của VAWTs cho gió ngoài khơi biển sâu. Các dự án Nova, được tài trợ bởi chính phủ Anh, đã chứng minh trục dọc ngoài khơi là khả thi về mặt thương mại. Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia, được hỗ trợ bởi bộ năng lượng Hoa Kỳ, và khác nhau Được EU hậu thuẫn dự án cũng đã hỗ trợ công nghệ.

Các công ty công nghiệp như Gió VertAx của Anh hay Gió của Na Uy cũng đang theo sát thông qua việc phát triển các khái niệm khác nhau. Công ty Nenuphar của Pháp đang đẩy mạnh thiết kế VAWT của mình, với các kế hoạch (hình trên đầu bài viết này) để cài đặt trang trại gió nổi đầu tiên ngoài khơi bờ biển Brussilles.

Với nhu cầu năng lượng ngày càng tăng, chúng tôi có nghĩa vụ phải khám phá mọi giải pháp có thể. Tua bin gió trục thẳng đứng nằm ở vùng biển sâu có tiềm năng mạnh mẽ là một trong những giải pháp này.

Bài viết này ban đầu được xuất bản vào Conversation
Đọc ban đầu bài viết.

Giới thiệu về tác giả

Maurizio Collu là Giảng viên, Trung tâm Năng lượng tái tạo nước ngoài tại Đại học Cranfield. Tiến sĩ Collu là Giám đốc Course của chi tiết Cơ khí ThS, và một giảng viên trong cơ học chất lỏng và tải, Ceng, MRINA và MEI. Ông đặc biệt tham gia vào việc thiết kế khái niệm và sơ bộ về cơ cấu hỗ trợ nước ngoài cho các ngành công nghiệp tua bin gió nổi mới nổi.

Michael Borg hiện đang thực hiện nghiên cứu sau tiến sĩ tại Bộ Năng lượng gió tại Đại học Kỹ thuật Đan Mạch vào nổi khái niệm tuabin trục gió thẳng đứng được hỗ trợ bởi các DeepWind EU tài trợ và các dự án dòng.

Sách giới thiệu:

Tài sản của thiên nhiên: Làm thế nào kinh doanh và xã hội phát triển bằng cách đầu tư vào thiên nhiên
của Mark R. Tercek và Jonathan S. Adams.

Giá trị tự nhiên là gì? Câu trả lời cho câu hỏi này mà theo truyền thống đã được đóng khung trong các điều khoản về môi trường, đang cách mạng hóa cách chúng ta làm kinh doanh. Trong Thiên nhiên, Mark Tercek, Giám đốc điều hành của Tổ chức bảo tồn thiên nhiên và cựu chủ ngân hàng đầu tư, đồng thời là nhà văn khoa học Jonathan Adams cho rằng thiên nhiên không chỉ là nền tảng của sự thịnh vượng của con người, mà còn là khoản đầu tư thương mại thông minh nhất mà bất kỳ doanh nghiệp hay chính phủ nào cũng có thể thực hiện. Các khu rừng, vùng đồng bằng ngập nước và các rạn hàu thường được xem đơn giản là nguyên liệu thô hoặc là chướng ngại vật cần được giải tỏa, trên thực tế rất quan trọng đối với sự thịnh vượng trong tương lai của chúng ta là công nghệ hoặc luật pháp hoặc đổi mới kinh doanh. Thiên nhiên cung cấp một hướng dẫn thiết yếu cho sự thịnh vượng kinh tế của thế giới và sức khỏe của môi trường.

Bấm vào đây cho thêm thông tin và / hoặc đặt mua cuốn sách này trên Amazon.