Lịch sử và sự phát triển của năng lượng gió: Từ cối xay gió đến tuabin

Hôm nay năng lượng gió Đây là một trong những nguồn năng lượng tái tạo được sử dụng nhiều nhất trên thế giới. Sự phát triển kỹ thuật của nó đã tiến bộ đáng kể trong những thập kỷ qua, là một trong những công nghệ hiệu quả nhất trong việc tạo ra năng lượng sạch. Việc sử dụng gió cũng lâu đời như lịch sử loài người. Bằng chứng đầu tiên về việc sử dụng năng lượng gió có từ năm 3000 trước Công nguyên, khi thuyền buồm được sử dụng trên sông Nile và đến thế kỷ XNUMX trước Công nguyên dưới thời trị vì của Hammurabi ở Babylon, nơi mà cối xay gió Họ cho phép bơm nước để tưới tiêu. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá lịch sử của năng lượng gió, từ nguồn gốc cho đến sự phát triển của nó ngày nay.

Nguồn gốc và lịch sử của năng lượng gió

Việc sử dụng năng lượng gió trong lịch sử được ghi lại ở nhiều thời điểm và nền văn minh khác nhau. Một trong những ứng dụng đầu tiên của gió làm nguồn năng lượng là giao thông thủy và thương mại hàng hải. Cánh buồm của những con tàu đi trên sông Nile ở Ai Cập cổ đại đã lợi dụng sức gió để di chuyển. Tương tự, ở Lưỡng Hà cổ đại, hệ thống tưới tiêu đầu tiên được xây dựng sử dụng máy xay để bơm nước. Đến năm 1000 sau Công nguyên, cối xay gió đã phổ biến ở Trung Đông và bắt đầu lan rộng ở châu Âu trong thời Trung cổ. Một trong những ví dụ nổi tiếng nhất là cối xay gió của Hà Lan, được sử dụng để thoát nước ở đầm lầy và đầm phá cũng như để nghiền ngũ cốc. Những cái này máy xay nhiều lưỡi Chúng là những cấu trúc lớn và chậm, nhưng chúng tỏ ra là nền tảng cho sự phát triển nông nghiệp và kinh tế. Ở lục địa châu Á, đặc biệt là ở Trung Quốc vào khoảng năm 200 trước Công nguyên, việc sử dụng cối xay gió cho các công việc như bơm nước từ giếng đã được ghi nhận. Các nhà máy Trung Quốc này có cấu trúc trục thẳng đứng, khác với mô hình trục ngang của phương Tây. Trong khi đó, ở Ba Tư, các nhà máy cũng được sử dụng để tưới tiêu và nghiền ngũ cốc, chứng tỏ việc sử dụng rộng rãi và kiến ​​thức sớm về lợi ích của gió như một nguồn năng lượng.

Sự phục hưng của năng lượng gió và cuộc cách mạng công nghiệp

Với sự ra đời của Cách mạng Công nghiệp vào thế kỷ 19, sự quan tâm đến năng lượng gió giảm dần khi than và dầu trở thành nguồn năng lượng chiếm ưu thế. Tuy nhiên, cối xay gió không biến mất hoàn toàn. Ở những nơi xa các thành phố lớn, đặc biệt là ở khu vực nông thôn, các nhà máy vẫn được sử dụng cho nhiều công việc khác nhau. Tại Hoa Kỳ, máy xay nhiều lưỡi Chúng trở nên phổ biến vào cuối thế kỷ 1887, đặc biệt là ở các vùng nông thôn phía Tây để bơm nước. Những cối xay gió này, với cấu trúc đơn giản nhưng hiệu quả, là cơ sở cho các máy phát điện gió đầu tiên, được thiết kế vào đầu thế kỷ XNUMX. Một trong những tiến bộ quan trọng nhất xảy ra vào năm XNUMX, khi Charles F. Brush xây dựng cái được coi là chiếc máy bay đầu tiên tua bin gió tạo ra điện. Tua bin này có kích thước lớn, với 144 cánh quạt bằng gỗ tuyết tùng, và mặc dù hiệu suất của nó còn hạn chế nhưng nó là một cột mốc quan trọng trong tiến trình phát điện thông qua năng lượng gió.

Tua bin gió đầu tiên và thế kỷ 20

Trong nửa đầu thế kỷ 1931, những tiến bộ trong thiết kế tuabin gió tuy chậm nhưng đáng chú ý. Năm 100, một tuabin gió được phát triển ở Yalta với công suất 1930 kW, một con số đáng kể vào thời điểm đó. Tuy nhiên, phải đến những năm 1940 và 3, việc sản xuất điện gió mới bắt đầu được triển khai ở các vùng nông thôn nước Mỹ với những cối xay gió cung cấp điện cho các trang trại và hộ gia đình. Nhà sản xuất Jacobs ở Bắc Mỹ đã đi tiên phong trong việc sản xuất tua-bin gió để tạo ra điện ở vùng nông thôn với công suất 1930 KW trong suốt những năm 1940. Thiết kế này giúp đưa điện đến những nơi xa xôi mà không cần kết nối với lưới điện truyền thống. Năm XNUMX, lần đầu tiên cối xay gió lớn ở Vermont, Hoa Kỳ, với công suất phát điện gần 1 MW. Sau Thế chiến II, việc sử dụng năng lượng gió đã giảm đáng kể. Khả năng tiếp cận nguồn dầu giá rẻ và sự gia tăng của các nhà máy điện lớn chạy bằng nhiên liệu hóa thạch đồng nghĩa với việc đầu tư vào công nghệ gió đã giảm đáng kể. Trong nhiều thập kỷ, năng lượng gió vẫn đứng ở vị trí nền tảng cho đến khi các sự kiện địa chính trị và những thay đổi kinh tế khiến nó trở lại được chú ý.

Khủng hoảng dầu mỏ và sự hồi sinh của năng lượng gió

Cột mốc quan trọng tiếp theo trong lịch sử năng lượng gió xảy ra vào những năm 1970. khủng hoảng dầu mỏ Nó nhấn mạnh sự phụ thuộc của thế giới vào nhiên liệu hóa thạch và mở ra cơ hội phát triển các giải pháp thay thế bền vững hơn. Năng lượng gió tái xuất hiện như một lựa chọn khả thi và các chương trình nghiên cứu bắt đầu được phát triển ở một số quốc gia như một phần của việc tìm kiếm các nguồn năng lượng sạch hơn. Đan Mạch nổi bật trong sự phát triển của tua bin gió hiện đại trong những năm 1980 và trở thành công ty hàng đầu thế giới về sản xuất và xuất khẩu thiết bị. Những tiến bộ này cho phép giảm đáng kể chi phí sản xuất và tăng khả năng cạnh tranh trên thị trường năng lượng. Vào đầu thế kỷ XNUMX, năng lượng gió đã có một vai trò quan trọng trong bức tranh toàn cảnh về năng lượng toàn cầu. Tua bin gió lớn hơn và hiệu quả hơn, cả trên bờ và ngoài khơi, được phát triển để tối đa hóa sản lượng ở những khu vực có gió liên tục. Việc sử dụng vật liệu composite và thiết kế khí động học của cánh quạt cũng giúp cải thiện đáng kể hiệu quả của các thiết bị này.

Sự phát triển của năng lượng gió trong thế kỷ 21

Trong hai thập kỷ đầu thế kỷ 2019, năng lượng gió đã trải qua sự bùng nổ chưa từng có. Ở nhiều nước, nó đã vượt qua sản lượng điện của các nhà máy sử dụng nhiên liệu hóa thạch truyền thống, góp phần đáng kể vào việc giảm phát thải khí nhà kính. Năm 564, Cơ quan Năng lượng tái tạo quốc tế (IRENA) báo cáo rằng công suất năng lượng gió lắp đặt toàn cầu đạt 5 GW, chiếm khoảng XNUMX% sản lượng điện toàn cầu. Ngày nay, các tuabin gió ngày càng lớn hơn và mạnh hơn đang được lắp đặt tại các dự án ngoài khơi, nơi điều kiện gió thuận lợi hơn. Những cơ sở này có thể tạo ra lượng điện khổng lồ, đủ để cung cấp năng lượng cho toàn bộ thành phố. Các quốc gia như Đức, Trung Quốc và Hoa Kỳ đã dẫn đầu việc triển khai các trang trại gió lớn, cả trên đất liền và vùng biển ngoài khơi. Năng lượng gió đã được chứng minh là một trong những công nghệ hứa hẹn nhất cho tương lai về tính bền vững và sản xuất năng lượng sạch. Khi công nghệ tiếp tục được cải thiện và chi phí sản xuất giảm, năng lượng gió có thể sẽ tiếp tục đóng một vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi năng lượng của thế kỷ XNUMX. Với nhu cầu ngày càng tăng về các nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng gió có một tương lai tươi sáng khi trở thành một trong những nguồn năng lượng hàng đầu trên toàn cầu.