Từ đầu những năm 2000, hệ thống tuabin gió đã có nhiều thay đổi kích thước về chiều cao lẫn chiều dài cánh quạt, từ đó thúc đẩy tạo ra nhiều năng lượng hơn. Vậy, nguyên nhân nào đã dẫn đến sự tăng trưởng này ?
Chiều cao trung tâm
Chiều cao trung tâm của tuabin gió được hiểu là khoảng cách tính từ mặt đất đến vị trí trung tâm trục quay của tuabin. Từ năm 1998-1999, chiều cao trung tâm của các tuabin gió ở đất liền đã tăng 59% và lên khoảng 90m ( 295 feet) vào năm 2020, tương đương với chiều cao Tượng Nữthần Tự do. Các dự án điện gió ngoài khơi của Mỹ cũng đang được lên kế hoạch phát triển chiều cao trung tâm từ 100m (330 feet) vào năm 2016 lên khoảng 150m (500 feet) vào năm 2035, gần bằng chiều cao với Đài tưởng niệm Washington.
Dựa trên nguyên lý càng lên cao thì gió càng mạnh, tháp tuabin ngày nay được thiết kế cao hơn để “bắt” được nhiều năng lượng hơn. Sựthay đổi tốc độ gió theo độ cao được gọi là lực cắt gió. Càng lên cao, gió càng lưu thông tốt hơn do không bị ma sát bởi vật cản như cây cối, các tòa nhà, đồi núi. Phía tây miền Trung và Đông Bắc nước Mỹ là hai khu vực có lực cắt gió cao hơn mức trung bình, đây cũng chính là những khu vực chiếm đa số các tháp tuabin gió có độcao trên 100m trên toàn nước Mỹ.
Đường kính Rotor
Đường kính rotor của tuabin hay đường kính được quét bởi cánh quạt cũng được phát triển qua từng giai đoạn. Vào khoảng năm 2010, chưa có một tuabin nào ở nước Mỹ sử dụng rotor có đường kính 115m (380 feet) hoặc lớn hơn. Trải qua một thập kỉ, 91% các tuabin lắp đặt mới đều sử dụng kích thước như trên với đường kính trung bình là 125m (410 feet) – dài hơn cả một sân bóng đá.
Đường kính rotor càng lớn đồng nghĩa với việc càng tăng diện tích hứng gió của các cánh quạt, thu nạp và sản xuất được nhiều điện năng hơn. Tuabin gió có cánh quạt càng dài thì khả năng đón gió càng cao, ngay cả trong những khu vực ít gió. Chính điều này đã tạo nên xu hướng gia tăng các khu vực có thể phát triển lĩnh vực điện gió trên toàn quốc lên 570% kể từ những năm 1998-1999.
Công suất hộp số
Cũng vào đầu những năm 2000, bên cạnh sựthay đổi kích thước cao hơn và lớn hơn, nhiều tuabin điện gió cũng được đầu tư phát triển vềhiệu suất năng lượng tối đa. Năm 2020, công suất trung bình của các trạm tuabin điện gió mới lắp đặt ở Mỹ đạt 2,75 MW, tăng 8% so với năm 2019 và 284% so với những năm 1998-1999. Sốlượng tuabin điện gió công suất từ 2,75 – 3,5 MW cũng ghi nhận tăng trưởng mạnh mẽ. Việc xây dựng tuabin có công suất càng cao thì càng sản xuất được nhiều năng lượng, đồng nghĩa với việc giảm lắp đặt mới, từ đó giúp tiết kiệm chi phí hơn cho các doanh nghiệp.
Thách thức về vận chuyển và lắp đặt
Nếu như càng lớn thì càng tốt, tại sao các tuabin điện gió khổng lồ vẫn chưa được sử dụng phổbiến ? Mặc dù thiết kế về kích thước của các tuabin ngày càng tăng, song vẫn tồn tại một sốhạn chế. Trước hết là vấn đề về vận chuyển và lắp đặt, quá trình vận chuyển và lắp đặt các cánh quạt cho các trạm điện gió đất liền không hề dễdàng bởi các cánh quạt này không thể gấp hay bẻcong khi được xây dựng. Điều này dẫn đến không ít những hạn chế về tuyến đường phù hợp cho xe tải vận chuyển tuabin được lưu thông dễdàng.
Ngoài ra, đường kính lớn của các tháp tuabin điện cũng gây khó khăn cho việc quản lý bởi kích thước của nó có thể không vừa với những cây cầu thông thường hoặc cầu vượt cao tốc. Đểgiải quyết những thách thức này, Hiệp hội Năng lượng Mỹ (DOE) đang đẩy mạnh nghiên cứu, thiết kế tuabin với cánh quạt mỏng và linh hoạt hơn, có thể vận chuyển qua các vị trí quanh co trên đường bộ hoặc đường sắt. DOE cũng khuyến khích, hỗ trợ cho các nỗ lực phát triển tháp tuabin khổng lồ được sản xuất tại chỗ, từ đó có thể loại bỏ các vấn đề về vận chuyển.
Theo energy.gov
Dịch My Nhung
