Cánh đồng gió và bài học từ đàn cá
Thứ sáu, 26/08/2011 - 10:10
Tuabin gió theo kiểu chân vịt quen thuộc với những cánh tuabin rộng đã tận dụng gần như tối đa hiệu quả của mình. Nhưng vấn đề là tại cánh đồng gió, chúng cần phải đặt xa nhau để tránh chạm vào nhau. Ở những khu vực thuận lợi, điều này đã giới hạn sản lượng điện năng khoảng 2 watt/m2.
Quan sát cách bơi của đàn cá, các kĩ sư người Mỹ đã cho ra đời một thiết kế tuabin mới, nhằm khai thác sự chuyển động không đều của gió, và tăng tăng tới 10 lần sản lượng năng lượng ở cùng một diện tích.
Tuabin gió theo kiểu chân vịt quen thuộc với những cánh tuabin rộng đã tận dụng gần như tối đa hiệu quả của mình. Nhưng vấn đề là tại cánh đồng gió, chúng cần phải đặt xa nhau để tránh chạm vào nhau. Ở những khu vực thuận lợi, điều này đã giới hạn sản lượng điện năng khoảng 2 watt/m2.
Theo một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Renewable and Sustainable Energy, khu thử nghiệm tại sa mạc California đã tiếp cận với thiết kế mới này. Theo đó, khu thử nghiệm này sử dụng các tuabin gió có trục thẳng đứng giống như máy đánh trứng xoay theo chiều vuông góc với mặt đất. Mặc dù từng cái thì kém hiệu quả hơn, nhưng chúng có thể sử dụng gió xoay theo nhiều chiều.
Bước tiến lớn trong việc thay đổi cách thiết kế sang dạng này dựa vào động lực của dòng nước xung quanh đàn cá. Theo kĩ sư hàng không Robert Whittlesey thuôc Viện Công nghệ California: “Khi bơi, đàn cá xếp thẳng hàng để tận dụng lực của con cá đằng trước. Việc sắp xếp tuabin gió dựa vào những xoáy nước đàn cá tạo ra là một tiếp cận mới.”, và điều này có thể ứng dụng để gia tăng tối đa mức năng lượng.
Thiết kế mới này sử dụng một cặp tuabin đặt gần nhau và quay ngược chiều nhau để đẩy gió theo hình cái phễu sang chiếc bên cạnh. Theo nghiên cứu, một chiếc tua bin ở 5 hàng sau vẫn có thể tận dụng được 95% năng lượng của chiếc ở hàng đầu. Như vậy, trên cùng 1 diện tích, nó có thể sản xuất được khoảng 20 đến 30 watt/m2, gấp 10 lần hiện nay.
Thêm vào đó, ở độ cao 10m tuabin trong nghiên cứu chỉ cao khoảng bằng 1/10 tuabin hiện nay, điều đó sẽ giảm bớt tác động của nó tới môi trường tự nhiên, rada trạm điều khiển máy bay cũng có thể dò được dễ dàng hơn.
Giáo sư Charles Meneveau của trường Đại học John Hopkins cho biết: “Tuan bin gió kiểu này mới này thiết thực hơn và có thể sẽ rẻ hơn. Vẫn còn một số vấn đề, nhưng nó cũng đáng để xem xét tiếp”.
Vấn đề lớn đặt ra là liệu thiết kế này có thể hoạt động như một cánh đồng gió với quy mô thông thường hay không. Để hoạt động với quy mô này, năng lượng từ gió qua các tuabin phải được trung chuyển tới các tuabin khác, bất chấp chuyển động không đều.
Giáo sư Loughhead thuộc trung tâm Nghiên cứu năng lượng Anh cho biết: “Đây là một ý tưởng khá thú vị, song vẫn chưa được kiểm chứng. Các tuabin gió trục đứng này cũng phải chịu khá nhiều lực ép. Sẽ khó để làm một tuabin cao nhưng đủ nhẹ để quay và đủ chắc chắn để đứng trên nền đất vào chịu áp lực của hoạt động quay tròn”.
Tuabin gió theo kiểu chân vịt quen thuộc với những cánh tuabin rộng đã tận dụng gần như tối đa hiệu quả của mình. Nhưng vấn đề là tại cánh đồng gió, chúng cần phải đặt xa nhau để tránh chạm vào nhau. Ở những khu vực thuận lợi, điều này đã giới hạn sản lượng điện năng khoảng 2 watt/m2.
Theo một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Renewable and Sustainable Energy, khu thử nghiệm tại sa mạc California đã tiếp cận với thiết kế mới này. Theo đó, khu thử nghiệm này sử dụng các tuabin gió có trục thẳng đứng giống như máy đánh trứng xoay theo chiều vuông góc với mặt đất. Mặc dù từng cái thì kém hiệu quả hơn, nhưng chúng có thể sử dụng gió xoay theo nhiều chiều.
Bước tiến lớn trong việc thay đổi cách thiết kế sang dạng này dựa vào động lực của dòng nước xung quanh đàn cá. Theo kĩ sư hàng không Robert Whittlesey thuôc Viện Công nghệ California: “Khi bơi, đàn cá xếp thẳng hàng để tận dụng lực của con cá đằng trước. Việc sắp xếp tuabin gió dựa vào những xoáy nước đàn cá tạo ra là một tiếp cận mới.”, và điều này có thể ứng dụng để gia tăng tối đa mức năng lượng.
Thiết kế mới này sử dụng một cặp tuabin đặt gần nhau và quay ngược chiều nhau để đẩy gió theo hình cái phễu sang chiếc bên cạnh. Theo nghiên cứu, một chiếc tua bin ở 5 hàng sau vẫn có thể tận dụng được 95% năng lượng của chiếc ở hàng đầu. Như vậy, trên cùng 1 diện tích, nó có thể sản xuất được khoảng 20 đến 30 watt/m2, gấp 10 lần hiện nay.
Thêm vào đó, ở độ cao 10m tuabin trong nghiên cứu chỉ cao khoảng bằng 1/10 tuabin hiện nay, điều đó sẽ giảm bớt tác động của nó tới môi trường tự nhiên, rada trạm điều khiển máy bay cũng có thể dò được dễ dàng hơn.
Giáo sư Charles Meneveau của trường Đại học John Hopkins cho biết: “Tuan bin gió kiểu này mới này thiết thực hơn và có thể sẽ rẻ hơn. Vẫn còn một số vấn đề, nhưng nó cũng đáng để xem xét tiếp”.
Vấn đề lớn đặt ra là liệu thiết kế này có thể hoạt động như một cánh đồng gió với quy mô thông thường hay không. Để hoạt động với quy mô này, năng lượng từ gió qua các tuabin phải được trung chuyển tới các tuabin khác, bất chấp chuyển động không đều.
Giáo sư Loughhead thuộc trung tâm Nghiên cứu năng lượng Anh cho biết: “Đây là một ý tưởng khá thú vị, song vẫn chưa được kiểm chứng. Các tuabin gió trục đứng này cũng phải chịu khá nhiều lực ép. Sẽ khó để làm một tuabin cao nhưng đủ nhẹ để quay và đủ chắc chắn để đứng trên nền đất vào chịu áp lực của hoạt động quay tròn”.
Lê My (theo BBC)