Turbine gió là gì? Các công bố khoa học về Turbine gió

Turbine gió là một loại công nghệ phát điện sử dụng sức gió để quay cánh quạt của một hệ thống turbine và tạo ra điện năng. Turbine gió có mục đích chuyển đổi năng lượng gió thành điện để sử dụng trong các hệ thống điện mà không gây ra khí thải ô nhiễm và tiêu tốn nguồn tài nguyên không tái tạo. Turbine gió thường được sắp xếp thành các trạm độc lập hoặc các công trình phức tạp có nhiều turbine gió được kết nối với nhau.
Turbine gió hoạt động bằng cách sử dụng nguồn năng lượng của gió để quay cánh quạt của turbine. Khi gió thổi qua cánh quạt, nó tạo ra lực xoay, lực này được truyền đến trục quay của turbine. Trục quay được kết nối với generator (máy phát điện) bên trong turbine, và sự quay của trục sẽ tạo ra dòng điện xoay chiều. Dòng điện này sau đó được chuyển đến hệ thống điện để cung cấp điện năng.

Turbine gió thường được cấu tạo bởi các cánh quạt, trục quay và generator. Cánh quạt thường được làm từ các vật liệu nhẹ và bền như composite hoặc kim loại nhẹ. Các cánh quạt được thiết kế có dạng như cánh dơi hoặc viên bi để tận dụng sức gió ở tốc độ thấp và cao nhất có thể.

Trục quay của turbine gió được chịu lực và chuyển động từ sức gió. Nó thường được làm bằng thép cường độ cao hoặc composite. Trục quay kết nối với generator bên trong turbine và truyền động xoay của cánh quạt đến generator.

Generator trong turbine gió có nhiệm vụ chuyển đổi sức quay từ trục quay thành điện năng. Generator thường dùng trong turbine gió là loại generator xoay chiều, có thể là generator đồng cực hoặc generator từ trường quay. Năng lượng điện được tạo ra từ generator sau đó được truyền đến hệ thống điện để sử dụng.

Turbine gió có thể được sử dụng trong các ứng dụng từ nhỏ như hộ gia đình đến lớn như các trạm điện gió công nghiệp. Các trạm điện gió công nghiệp thường bao gồm nhiều turbine gió hoạt động với nhau để tạo ra một lượng hàng triệu kWh điện hàng năm. Turbine gió được xem là một nguồn năng lượng tái tạo và không gây ra khí thải ô nhiễm trong quá trình sản xuất điện.
Turbine gió được chia thành hai loại chính: turbine đứng và turbine nằm ngang.

1. Turbine đứng (Vertical Axis Wind Turbine - VAWT): Turbine đứng có cánh quạt được đặt theo hướng dọc và trục quay nằm ngang. Loại turbine này thường nhỏ hơn và thích hợp cho các địa điểm có không gian hạn chế như trên các mái nhà hoặc trong khu đô thị. Turbine đứng có khả năng hoạt động tốt trong các hướng gió khác nhau và không đòi hỏi điều chỉnh theo hướng gió.

2. Turbine nằm ngang (Horizontal Axis Wind Turbine - HAWT): Turbine nằm ngang có cánh quạt được đặt theo hướng ngang và trục quay nằm dọc. Loại turbine này thường được ứng dụng rộng rãi trong các trạm điện gió công nghiệp. Cánh quạt của turbine nằm ngang được xếp thành dạng hình cánh dơi (darrieus) hoặc dạng hình viên bi (savonius). Turbine nằm ngang cần được hướng theo hướng gió chính xác để đạt hiệu suất tối đa.

Hiệu suất hoạt động của turbine gió phụ thuộc vào một số yếu tố như tốc độ gió, kích thước và thiết kế của cánh quạt, hiệu suất của generator, và đặc điểm môi trường xung quanh. Thông thường, turbine gió sẽ hoạt động tốt nhất ở tốc độ gió trung bình, từ 10-30 mph.

Việc phát triển turbine gió có nhiều lợi ích bao gồm tiết kiệm năng lượng, giảm thiểu khí thải nhà kính, tạo ra năng lượng tái tạo và giảm sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch. Tuy nhiên, turbine gió cũng đối mặt với một số thách thức như tiếng ồn, tác động đến động vật và sinh vật tại các khu vực lân cận, và thẩm mỹ trong các địa điểm dân cư.