Trong thế giới năng lượng tái tạo, có hai hình thức phát điện chính nổi bật: năng lượng mặt trời và năng lượng gió. Trong khi năng lượng mặt trời biến bức xạ mặt trời thành năng lượng điện thông qua các tấm pin mặt trời thì năng lượng gió tập trung vào việc khai thác sức mạnh của gió thông qua các tuabin gió. Những thiết bị này rất cần thiết để chuyển đổi động năng của gió thành năng lượng điện có thể sử dụng được.
Các tua bin gió Chúng rất phức tạp trong thiết kế và yêu cầu các nghiên cứu trước để đảm bảo rằng việc lắp đặt chúng mang lại lợi nhuận và hiệu quả. Có nhiều loại và công nghệ khác nhau liên quan đến tua bin gió, chúng khác nhau tùy theo mục đích sử dụng và công suất phát điện của chúng. Trong bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu chi tiết mọi thứ liên quan đến tuabin gió.
Đặc điểm của tuabin gió
Tua bin gió chuyển đổi động năng của gió thành năng lượng điện thông qua các cánh quay nhờ sức gió. Những lưỡi dao này có thể xoay giữa 13 và 20 vòng quay mỗi phút (rpm), tùy thuộc vào công nghệ tuabin gió và tốc độ gió tại mọi thời điểm. Chất liệu của lưỡi dao cũng ảnh hưởng đến tốc độ quay; Lưỡi nhẹ hơn có xu hướng quay nhanh hơn.
Cánh quạt càng đạt được tốc độ càng lớn thì lượng năng lượng do tuabin gió tạo ra càng lớn, điều này làm tăng tốc độ của nó. hiệu quả. Tuy nhiên, để khởi động thiết bị ngay từ đầu cần có nguồn điện phụ. Một khi nó được đưa vào hoạt động, gió sẽ trở thành động lực duy nhất điều khiển chuyển động quay của các cánh quạt.
Một trong những khía cạnh đáng chú ý nhất của tuabin gió là chúng cuộc sống hữu ích lâu dài, vượt quá 25 năm. Mặc dù chi phí lắp đặt và chi phí ban đầu có thể cao nhưng thời gian vận hành dài cho phép khoản đầu tư được khấu hao và tạo ra lợi ích kinh tế. Hơn nữa, vì là năng lượng sạch nên nó góp phần vào việc giảm phát thải ô nhiễm và giảm việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch.
Những tiến bộ trong công nghệ không chỉ làm tăng tuổi thọ hữu ích của tuabin gió mà còn làm cho chúng hoạt động hiệu quả hơn, tạo điều kiện thuận lợi cho việc lắp đặt chúng ở những vị trí tối ưu hơn nhằm tối đa hóa việc thu được năng lượng gió.
Hoạt động
Quá trình chuyển đổi năng lượng trong tuabin gió được thực hiện theo nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn đều có vai trò then chốt để chuyển đổi năng lượng gió thành điện năng:
- Định hướng tự động: Tua bin gió tự động định hướng để tận dụng tối đa năng lượng gió. Điều này có thể thực hiện được nhờ dữ liệu được ghi lại bởi cánh gió và máy đo gió, cho phép vỏ bọc quay theo đúng hướng.
- Xoay lưỡi: Khi gió đạt tốc độ khoảng 3,5 m/s, nó bắt đầu quay các cánh quạt. Để tối ưu hóa việc tạo ra năng lượng, tốc độ gió lý tưởng là 11 m/s. Nếu tốc độ này vượt quá 25 m/s, các cánh quạt được đặt ở vị trí cờ để tránh lực căng quá mức và hãm hệ thống.
- Phép nhân: Sự quay của rôto dẫn động một trục chậm làm tăng tốc độ của nó từ 13 vòng/phút lên khoảng 1.500 vòng/phút bằng cách sử dụng hệ số nhân.
- Thế hệ: Năng lượng quay được truyền đến máy phát điện, nơi nó được chuyển thành điện năng.
- Sơ tán: Điện được tạo ra sẽ được vận chuyển qua tháp đến trạm biến áp, tại đây điện áp được nâng lên trước khi đưa vào lưới điện để phân phối đến các điểm tiêu thụ.
- Giám sát: Quá trình này đảm bảo rằng tuabin gió hoạt động chính xác. Các hệ thống quan trọng được giám sát thường xuyên từ trạm biến áp và trung tâm điều khiển, cho phép phát hiện và giải quyết nhanh chóng các sự cố có thể xảy ra.
Các loại tuabin gió
Có hai loại tuabin gió chính, được phân loại theo trục rôto hoặc năng lượng mà chúng có thể cung cấp.
Theo trục rôto
Trục đứng
Loại tuabin gió này được đa hướng và không yêu cầu hệ thống định hướng, giúp việc lắp đặt và bảo trì dễ dàng hơn. Ngoài ra, các bộ phận của nó như máy phát điện và bộ nhân được đặt ngang bằng với mặt đất, giúp đơn giản hóa việc xây dựng và giảm chi phí. Tuy nhiên nhược điểm chính của nó là Họ có hiệu quả thấp hơn hơn những loại có trục nằm ngang và cần có hệ thống bên ngoài để bắt đầu quay các cánh quạt.
Trục ngang
Các tuabin gió của trục ngang Chúng là phổ biến và hiệu quả nhất. Thiết kế của nó cho phép đạt được tốc độ quay cao hơn và do đó yêu cầu ít số vòng quay hơn. Hơn nữa, nhờ cao hơn, chúng có thể tận dụng tốt hơn năng lượng gió ở độ cao lớn.
Theo nguồn điện cung cấp
Trong chức năng của nguồn điện cung cấp, tua bin gió được chia thành ba loại:
- Công suất thấp: Họ cung cấp sức mạnh lên tới 50 kw và được sử dụng trong các ứng dụng như bơm nước hoặc cung cấp điện ở những khu vực biệt lập.
- Một nửa sức mạnh: Chúng nằm trong khoảng 150 kw và được sử dụng để cung cấp năng lượng cho lưới điện ở các vùng nông thôn, vùng sâu vùng xa.
- Năng lượng cao: Chúng cung cấp năng lượng ở quy mô thương mại và sản lượng của chúng có thể đạt tới vài gigawatt.
Ngày nay, thiết bị công suất cao được sử dụng nhiều nhất trong các trang trại gió để sản xuất điện hiệu quả và tiết kiệm, góp phần chống biến đổi khí hậu.
Lĩnh vực năng lượng tái tạo tiếp tục phát triển do nhu cầu giảm phát thải khí nhà kính và giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu. Đặc biệt, tua-bin gió đã có những tiến bộ công nghệ đáng kể, cho phép chúng tạo ra nhiều điện hơn và có tuổi thọ dài hơn. Với thông tin này, bạn sẽ hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của tua-bin gió và vai trò quan trọng của chúng đối với tương lai của năng lượng sạch.