Từ nhiều thế kỷ trước, năng lượng gió đã được con người tận dụng để phục vụ việc di chuyển và các hoạt động sản xuất. Đến nay, điện gió đã trở thành một trong những nguồn năng lượng quan trọng trong cơ cấu năng lượng toàn cầu, với tổng công suất 743 GW vào cuối năm 2020. Tuy nhiên, có rất nhiều điều thú vị mà có thể bạn chưa biết về loại năng lượng xanh, sạch này.
Điện từ năng lượng gió và tua-bin đầu tiên trong lịch sử điện gió
Sử dụng năng lượng gió là một trong những cách lấy năng lượng xa xưa nhất từ môi trường tự nhiên, bắt đầu từ việc tận dụng sức gió để di chuyển thuyền buồm. Sau các phát minh ra điện và máy phát điện, ý tưởng dùng năng lượng gió để sản xuất điện cũng được hình thành.
Năm 1887, một người Scotland tên là James Blyth đã làm được hệ thống phát điện bằng sức gió đầu tiên với một trục thẳng đứng chắc chắn có chiều cao 10 mét và 4 cánh quạt, tạo ra năng lượng chiếu sáng cho ngôi nhà trong kỳ nghỉ của mình.
Năm 1888, kỹ sư, nhà phát minh người Mỹ Charles Francis Brush đã phát minh ra một cối xay gió lớn tạo ra điện cung cấp cho dinh thự của mình ở Cleveland, Ohio. Nó có thể sản xuất 12 kW điện. Từ đây, những chiếc cối xay gió tạo điện bắt đầu được biết đến với tên “tua-bin gió”.
Cối xay gió được sử dụng để sản xuất điện, phát minh năm 1888 bởi Charles Francis Brush
Từ thế kỷ 20, các tua-bin gió bắt đầu xuất hiện khắp châu Âu rồi phát triển rộng rãi trên thế giới. Điện gió hiện đã trở thành một trong những nguồn năng lượng quan trọng trong cơ cấu năng lượng toàn cầu. Cuối năm 2020, tổng công suất điện gió toàn cầu đã đạt 743 GW.
Tua-bin 3 cánh, 2 cánh, nhiều cánh và… 0 cánh
Các tua-bin gió hiện nay được chia thành hai loại: tua-bin gió trục đứng và tua-bin gió trục ngang. Hiện nay, những chiếc tua-bin gió trục ngang với 3 cánh quạt được sử dụng rộng rãi và trở thành hình ảnh được liên tưởng đầu tiên khi nói đến điện gió. Tuy nhiên, trên thực tế, các tua-bin gió rất đa dạng về cấu tạo với nhiều kiểu khác nhau; số lượng và hình dạng cánh quạt cũng thay đổi theo từng kiểu.
Một số kiểu tua-bin gió trục đứng
Một số kiểu tua-bin gió trục đứng
Không chỉ có các loại tua-bin gió 2 cánh, 3 cánh, 4 cánh, thậm chí nhiều cánh quạt… người ta còn phát triển cả loại tua-bin gió có… 0 cánh quạt (chỉ gồm một cột tháp) để tạo ra năng lượng. Không sử dụng gió để quay cánh quạt như các tua-bin khác, loại tua-bin này sử dụng chuyển động và ma sát do không khí va vào cây cột để tạo ra dòng điện.
Tua-bin gió có công suất lớn nhất thế giới
Ban đầu, mỗi tháp điện gió có công suất chỉ khoảng 50-100 kW, sau đó tăng lên đạt khoảng 300-500 kW vào những năm 1990, rồi lên tới khoảng 1,5-3,5 MW vào đầu thế kỷ 21. Hiện nay, nhiều tua-bin gió được lắp đặt có công suất đạt khoảng 9,5-10 MW.
Mẫu tua-bin gió có công suất lớn nhất từng được phát triển trên thế giới là tua-bin Haliade-X. Theo thiết kế gốc, tua-bin Haliade-X có công suất 12 MW, mỗi vòng quay của cánh quạt có thể sản xuất đủ điện cho một hộ gia đình sử dụng trong 2 ngày. Sau đó, Haliade-X được nâng cấp công suất lên 13 MW và 14 MW để sử dụng cho dự án điện gió ngoài khơi lớn nhất thế giới Dogger Bank (tuabin được nâng cấp công suất lên 13 MW trong giai đoạn 1 – 2 và sẽ lên 14 MW trong giai đoạn 3 của dự án này).
Gần 57.000 tài liệu sáng chế
Theo một phân tích thuộc Trung tâm Thông tin sở hữu công nghiệp, tra cứu theo phân loại sáng chế quốc tế (IPC) được xác định bởi WIPO, trong thời gian từ ngày 01/01/2006 đến ngày thực hiện tra cứu là 13/4/2020, đã có 56.879 tài liệu sáng chế được tìm thấy trong lĩnh vực năng lượng gió trên toàn cầu, trong đó có 39,2% sáng chế đã được cấp bằng. Ba chủ đơn sáng chế hàng đầu là General Electric (GE), Vestas Wind Systems và State Grid Corporation Of China. Trong đó, General Electric có 1.104 họ sáng chế, Vestas Wind Systems có 592 họ sáng chế, State Grid Corporation Of China có 590 họ sáng chế. Việt Nam có 77 đơn sáng chế liên quan đến lĩnh vực năng lượng gió. Có thể thấy, Trung Quốc, Mỹ và Liên minh châu Âu là các quốc gia, khu vực đứng đầu trong công nghệ năng lượng gió với số lượng đơn bảo hộ sáng chế nhiều nhất trong lĩnh vực này.
Trên đây là 4 điều thú vị về điện gió và năng lượng gió. Còn rất nhiều điều thú vị khác xoay quanh các nhà máy điện gió, các tua-bin gió cũng như nguồn năng lượng tái tạo này, Vũ Phong Energy Group sẽ gửi đến bạn ở các bài chia sẻ sau.
