loader image

Chi tiết về điện gió 2023

Đánh giá

Giới thiệu chung về năng lượng gió và điện gió

Nguồn gốc

Năng lượng gió đã được ứng dụng từ rất lâu, điển hình là thuyền buồm sử dụng sức gió để di chuyển đã xuất hiện từ 4000 năm trước công nguyên tại Ai Cập cổ đại. Hay khinh khí cầu – phương tiện hiện đại đầu tiên sử dụng sức gió cầu cũng đã xuất hiện vào 4/6/1783. Điều này cho thấy tiềm năng của năng lượng gió được con ngượi phát hiện từ xa xưa.

Điện gió được phát minh đầu tiên vào tháng 7 năm 1887. Khi những nguồn năng lượng sản xuất điện hữu hạn như than đá, dầu mỏ đang dần cạn kiệt thì điện gió bắt đầu được phát triển bằng những công nghệ tiên tiến và sử dụng rộng rãi và phổ biến hơn.

Sản xuất điện từ năng lượng gió

Vì gió không thổi đều đặn nên, để cung cấp năng lượng liên tục, năng lượng điện phát sinh từ các tuốc bin gió chỉ có thể được sử dụng kết hợp chung với các nguồn năng lượng khác như năng lượng mặt trời: Gió thổi vào ban đêm thường mạnh hơn ban ngày.

Một khả năng khác là sử dụng các nhà máy phát điện có bơm trữ để bơm nước vào các bồn chứa ở trên cao và dùng nước để vận hành tuốc bin khi không đủ gió. Xây dựng các nhà máy điện có bơm trữ này là một tác động lớn vào thiên nhiên vì phải xây chúng trên các đỉnh núi cao.

Công suất dự trữ phụ thuộc vào độ chính xác của dự báo gió, khả năng điều chỉnh của mạng lưới và nhu cầu dùng điện. (Đọc thêm thông tin trong bài tuốc bin gió).

Người ta còn có một công nghệ khác để tích trữ năng lượng gió. Cánh quạt gió sẽ được truyền động trực tiếp để quay máy nén khí. Động năng của gió được tích lũy vào hệ thống nhiều bình khí nén. Hệ thống hàng loạt bình khí nén này sẽ được luân phiên tuần tự phun vào các turbine để quay máy phát điện. Như vậy năng lượng gió được lưu trữ và sử dụng ổn định hơn (dù gió mạnh hay gió yếu thì khí vẫn luôn được nén vào bình, và người ta sẽ dễ dàng điểu khiển cường độ và lưu lượng khí nén từ bình phun ra), hệ thống các bình khí nén sẽ được nạp khí và xả khí luân phiên để đảm bảo sự liên tục cung cấp năng lượng quay máy phát điện (khi 1 bình đang xả khí quay máy phát điện thì các bình khác sẽ đang được cánh quạt gió nạp khí nén vào).

Nếu cộng tất cả các chi phí bên ngoài (kể cả các tác hại đến môi trường ví dụ như vì thải các chất độc hại) thì năng lượng gió bên cạnh sức nước là một trong những nguồn năng lượng rẻ tiền nhất ([1] Lưu trữ 2021-02-11 tại Wayback Machine).

Khuyến khích sử dụng năng lượng gió

Phát triển năng lượng gió được tài trợ tại nhiều nước không phụ thuộc vào đường lối chính trị, ví dụ như thông qua việc hoàn trả thuế (PTC tại Hoa Kỳ), các mô hình hạn ngạch hay đấu thầu (Ví dụ như tại Anh, Ý) hay thông qua các hệ thống giá tối thiểu (Ví dụ như Đức, Tây Ban Nha, Áo, Pháp, Bồ Đào Nha, Hy Lạp). Hệ thống giá tối thiểu ngày càng phổ biến và đã đạt được một giá điện bình quân thấp hơn trước, khi công suất các nhà máy lắp đặt cao hơn.

Trên nhiều thị trường điện, năng lượng gió phải cạnh tranh với các nhà máy điện mà một phần đáng kể đã được khấu hao toàn bộ từ lâu, bên cạnh đó công nghệ này còn tương đối mới. Vì thế mà tại Đức có đền bù giá giảm dần theo thời gian từ những nhà cung cấp năng lượng thông thường dưới hình thức Luật năng lượng tái sinh, tạo điều kiện cho ngành công nghiệp trẻ này phát triển. Bộ luật này quy định giá tối thiểu mà các doanh nghiệp vận hành lưới điện phải trả cho các nhà máy sản xuất điện từ năng lượng tái sinh. Mức giá được ấn định giảm dần theo thời gian. Ngược với việc trợ giá (Ví dụ như cho than đá Đức) việc khuyến khích này không xuất phát từ tiền thuế, các doanh nghiệp vận hành lưới điện có trách nhiệm phải mua với một giá cao hơn.

Bên cạnh việc phá hoại phong cảnh tự nhiên những người chống năng lượng gió cũng đưa ra thêm các lý do khác như thiếu khả năng trữ năng lượng và chi phí cao hơn trong việc mở rộng mạng lưới tải điện cũng như cho năng lượng điều chỉnh.

Cấu tạo chi tiết

Cấu tạo chi tiết của 1 tua bin điện gió

  1. Blades: Đây là cánh quạt, khi gió thổi sẽ tạo lực vào cánh quạt. Làm quay trục của động cơ tuabin và sau đó là dẫn tới các chuyển động liên hoàn của hệ thống tuabin điện gió.
  2. Rotor: Bộ phận này bao gồm các cánh quạt và trục.
  3. Pitch: Đây là bộ phận giữ cho rotor có thể tạo ra điện khi chúng quay trong gió.
  4. Brake: Bộ hãm (hay còn được gọi là phanh), chúng dùng để dừng hoạt động motor trong trường hợp khẩn cấp.
  5. Low – speed shaft: Ngược với High – speed shaft đó là trục chuyển động tốc độ thấp.
  6. Gear box: Bộ phận hộp số. Trong bộ phần này, phần bánh răng của hệ thống sẽ được nối với trục tốc độ cao và trục tốc độ thấp. Bánh răng này không thể thiếu và chúng khá đắt tiền.
  7. Generator: Bộ phận máy phát để phát ra nguồn điện.
  8. Controller: Bộ điều khiển.
  9. Anemometer: Bộ đo lường tốc độ gió. Chúng có trách nhiệm truyền dữ liệu của tốc độ gió đi tới bộ phận điểu khiển.
  10. Wind vane: Để xử lý hướng gió và liên lạc với “yaw drive” để định hướng tuabin gió.
  11. Nacelle: Đây là phần vỏ của động cơ. Bao gồm lớp vỏ bọc ngoài và vỏ của Rotor. Được dùng để làm lớp bảo vệ, che chở cho các thành phần chi tiết cấu tạo bên trong của động cơ.
  12. High – speed shaft: Là trục chuyển động tốc độ cao của một máy phát.
  13. Yaw drive: Dùng để giữ cho rotor luôn luôn hướng về hướng gió chính khi có sự thay đổi hướng gió.
  14. Yaw motor: Động cơ cung cấp cho “yaw drive” định được hướng gió

Nguyên lý hoạt động của điện gió

Khi gió đập vào cánh quạt, cánh quạt bắt đầu quay. Rôto tuabin được kết nối với hộp số tốc độ cao. Hộp số biến đổi vòng quay của rôto từ tốc độ thấp sang tốc độ cao. Trục tốc độ cao từ hộp số được ghép với rôto của máy phát và do đó máy phát điện chạy ở tốc độ cao hơn. Một exciter cần thiết để cung cấp sự kích thích  cho cuộn từ tính của hệ thống từ trường máy phát để nó có thể tạo ra điện . Điện áp được tạo ra tại các đầu ra của máy phát điện tỷ lệ thuận với cả tốc độ và từ thông  của máy phát. Tốc độ bị chi phối bởi năng lượng gió ngoài tầm kiểm soát. Do đó để duy trì tính đồng nhất của công suất đầu ra từ máy phát điện, kích thích phải được kiểm soát theo sự sẵn có của năng lượng gió tự nhiên. Dòng kích từ được điều khiển bởi bộ điều khiển tuabin cảm nhận tốc độ gió. Sau đó, điện áp đầu ra của máy phát điện ( máy phát điện ) được cấp cho bộ chỉnh lưu trong đó đầu ra của máy phát điện được chỉnh lưu thành DC. Sau đó, đầu ra DC được chỉnh lưu này được cung cấp cho bộ chuyển đổi đường dây để chuyển đổi nó thành đầu ra AC ổn định, cuối cùng được đưa vào mạng truyền tải điện hoặc lưới truyền tải với sự trợ giúp của máy biến áp tăng cường . Một đơn vị bổ sung được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các phụ trợ bên trong của tuabin gió (như động cơ, pin , v.v.), đây được gọi là Đơn vị cung cấp nội bộ.

tuabin gio

Có hai cơ chế điều khiển khác gắn liền với một tuabin gió lớn hiện đại.

Kiểm soát hướng của lưỡi tuabin.

Kiểm soát hướng của mặt tuabin. Sự định hướng của các cánh tuabin được điều chỉnh từ trung tâm cơ sở của các cánh quạt. Các lưỡi được gắn vào trung tâm trung tâm với sự trợ giúp của bố trí quay thông qua các bánh răng và động cơ điện nhỏ hoặc hệ thống quay thủy lực. Hệ thống có thể được điều khiển bằng điện hoặc cơ học tùy thuộc vào thiết kế của nó. Các cánh quạt được xoay tùy theo tốc độ của gió. Kỹ thuật này được gọi là điều khiển cao độ. Nó cung cấp sự định hướng tốt nhất có thể của các cánh tuabin dọc theo hướng gió để có được năng lượng gió được tối ưu hóa.

Sự định hướng của xà cừ hoặc toàn bộ thân tuabin có thể theo hướng thay đổi hướng gió để tối đa hóa việc thu năng lượng cơ học từ gió. Hướng của gió cùng với tốc độ của nó được cảm nhận bằng máy đo gió (thiết bị đo tốc độ tự động) với các van gió được gắn vào đỉnh phía sau của vỏ bọc. Tín hiệu được đưa trở lại hệ thống điều khiển dựa trên bộ vi xử lý điện tử điều khiển động cơ ngáp làm quay toàn bộ vỏ bọc với sự sắp xếp bánh răng để đối mặt với tuabin khí theo hướng gió.
Sơ đồ khối bên trong của tuabin gió

Điện gió trên thế giới

Theo số liệu thống kê, hiện nay đã có 130 nước trên thế giới phát triển điện gió. Tổng công suất điện gió của thế giới tăng nhanh trong khoảng 1 thập kỷ gần đây, đến năm 2020 với tổng công suất lên tới 733 GW cao gần gấp hai lần so với năm 2011. Kể từ năm 2010, hơn một nửa tổng lượng điện gió mới đã được bổ sung bên ngoài các thị trường truyền thống là châu Âu và Bắc Mỹ, chủ yếu là do sự bùng nổ liên tục ở Trung Quốc và Ấn Độ. Năm 2020, tỷ lệ sử dụng điện gió đạt 56% ở Đan Mạch, 40% ở Uruguay, 36% ở Lithuania, 35% ở Ireland, 23% ở Bồ Đào Nha, 24% ở Anh, 23% ở Đức, 20% ở Tây Ban Nha, 18 % ở Hy Lạp, 16% ở Thụy Điển, 15% ở EU, 8% ở Mỹ và 6% ở Trung Quốc. Hiện nay, Vương Quốc Anh là nước đứng đầu thế giới về phát triển điện gió ngoài khơi, chiếm 40% toàn cầu; Đức đứng thứ hai, chiếm 27%; Đan Mạch chiếm 10,5%; Trung Quốc chiếm 8,4%, Bỉ chiếm 6,0%.

điện gió trên thế giới

Theo dự tính đến năm 2030, điện gió ngoài khơi sẽ liên tục phát triển mạnh và có thể đạt 100 GW. Năm 2020, châu Âu đã lắp đặt xong 20 GW công suất điện gió ngoài khơi. Tại châu Mỹ và châu Á, điện gió ngoài khơi cũng đang phát triển rất mạnh và được dự báo đạt đỉnh vào năm 2030 với công suất lên tới 60 GW. Để phục vụ nhu cầu phát triển và tiêu thụ năng lượng tăng không ngừng, phát triển nghiên cứu đánh giá tiềm năng năng lượng gió là điều đất yếu. Do vậy, việc nghiên cứu tìm các nguồn nhiên liệu để bổ sung và thay thế dần cho nhiên liệu hóa thạch đang trở thành xu thế của sự phát triển. Ở các nước phát triển, như: Mỹ, châu Âu, Trung Quốc,… các Atlas về năng lượng gió đã được xây dựng từ những năm cuối của thế kỷ XX. Bộ Atlas năng lượng gió đầu tiên trên thế giới là của cộng đồng châu Âu được xây dựng và phát triển từ giữa Thế kỷ XX. Cùng với Atlas toàn Châu lục, nhiều nước thuộc châu Âu cũng đã phát triển Atlas riêng cho quốc gia mình, tiêu biểu như của Vương Quốc Anh. Bên cạnh đó, với ưu thế về năng lượng gió, các nước Bắc Âu (Đan Mạch, Hà Lan, Na Uy, Đức,…) đều đã xây dựng Atlas về năng lượng gió ngoài khơi sau khi Atlas chung của châu Âu được ban hành. Trung tâm Quốc gia về Năng lượng Tái tạo Hoa Kỳ (NREL) đã xây dựng Atlas năng lượng gió và bức xạ mặt trời độ phân giải cao cho đất liền và ven biển Hoa Kỳ. Đây là bộ Atlas được đánh giá cao về tính toàn diện và phổ cập. Năm 2010 và năm 2020, Hoa Kỳ đã cập nhật báo cáo về “Đánh giá tài nguyên năng lượng Hoa Kỳ”. Ở khu vực châu Á, Atlas năng lượng gió đã được nhiều nước xây dựng (Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản) và do các tổ chức quốc tế (WB, UNCEP, UNDP) xây dựng. Tại Ấn Độ, Phòng Thí nghiệm Quốc gia về Năng lượng bền vững của Đan Mạch (RISO) đã phối hợp với Trung tâm Kỹ thuật Năng lượng gió Ấn Độ triển khai các dự án đánh giá tài nguyên năng lượng gió và xây dựng Atlas,… Đặc biệt, trong dự án đánh giá tài nguyên năng lượng gió do WB tài trợ, công ty TrueWind của Hoa Kỳ (2021) đã xây dựng tập Atlas năng lượng gió cho khu vực Đông Nam Á, trong đó có Việt Nam.

Trang trại điện gió lớn nhất thế giới
Hình ảnh trang trại lớn nhất thế giới

Các nước trên thế giới đều thống nhất chung về đánh giá tài nguyên năng lượng gió là dựa trên số liệu tối thiểu trung bình 10 năm liên tục và được thực hiện định kỳ giống như Báo cáo đánh giá khí hậu quốc gia. Hiện nay, tập Atlas bản đồ năng lượng gió tại các nước phát triển đã được trong quy chuẩn, tiêu chuẩn phục vụ phát triển quy hoạch khai thác và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên thiên nhiên.

Điện gió tại Việt Nam

Nước ta nằm trong vùng gió mùa châu Á mạnh và ổn định, nên tiềm năng năng lượng gió được đánh giá là rất dồi dào. Theo kết quả khảo sát của chương trình đánh giá về năng lượng cho châu Á của Ngân hàng Thế giới, Việt Nam có tiềm năng gió lớn nhất khu vực Đông Nam Á với tổng tiềm năng điện gió ước đạt 513.360 MW, lớn gấp 200 lần công suất của nhà máy thuỷ điện Sơn La và hơn 10 lần tổng công suất dự báo của ngành điện Việt Nam năm 2020. Theo Báo cáo tiềm năng năng lượng gió, sóng ngoài khơi tại các vùng biển Việt Nam của Tổng cục KTTV, Đề tài cấp Bộ TN&MT “Đánh giá tài nguyên và khả năng khai thác năng lượng gió trên lãnh thổ Việt Nam” đã đưa ra được tập Atlas năng lượng gió cho các tháng đặc trưng trong năm. Đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ cấp Nhà nước “Nghiên cứu đánh giá tiềm năng các nguồn năng lượng biển chủ yếu và đề xuất các giải pháp khai thác” đã thực hiện đánh giá tương đối hoàn chỉnh các nguồn tài nguyên năng lượng biển Việt Nam. Trong đó, các vùng biển được đánh giá có mật độ tài nguyên năng lượng gió đáng chú ý như Vịnh Bắc Bộ, khu vực Giữa và Nam Biển Đông. Từ độ cao 80 m, vùng kéo dài dọc theo hướng Đông Bắc – Tây Nam từ eo biển Đài Loan tới vùng biển ngoài khơi Nam Bộ nước ta có tiềm năng năng lượng khá cao đạt 300 – 600 W/m2 . Trong đó khu vực ven biển cực Nam Trung Bộ là một trung tâm có mật độ năng lượng 400 -600W/m2. Ngoài ra trên khu vực Vịnh Bắc Bộ cũng hình thành trung tâm có mật độ năng lượng đạt 300-400 W/m2 . Gần đây, một nghiên cứu đáng chú ý đã được thực hiện với việc ứng dụng mô hình WRF chạy ở độ phân giải 10x10km để mô phỏng tài nguyên năng lượng gió thời kỳ 2006-2010 trên khu vực Biển Đông. Kết quả của các tác giả cho thấy, tiềm năng năng lượng gió được đánh giá cao hơn đáng kể so với các nghiên cứu trước đây, với phân bố mật độ năng lượng gió phổ biến 500-1400 W/m2. Trong đó, các vùng biển có mật độ năng lượng gió lớn đáng chú ý: Vịnh Bắc Bộ, khu vực Quần đảo Hoàng Sa, Quần đảo Trường Sa và giữa Biển Đông, ven biển Nam Trung Bộ .

nhamaydiengio
Dự án điện gió tại Lâm Đồng

Hiện nay, nhiều khu vực biển tại Việt Nam có tiềm năng năng lượng gió và sóng cao, chưa được khai thác. Trong khi đó, quan điểm, chủ trương của Đảng, Nhà nước Việt Nam hướng tới sử dụng năng lượng tái tạo, thay thế nguồn năng lượng hiện có đang cạn kiệt. Tại Hội nghị COP26, Thủ tướng Phạm Minh Chính đã khẳng định: “Việt Nam là một nước có lợi thế về năng lượng tái tạo sẽ xây dựng và triển khai các biện pháp mạnh mẽ bằng nguồn lực của chính mình cùng với sự hợp tác và hỗ trợ của cộng đồng quốc tế, nhất là các nước đang phát triển kể cả tài chính và chuyển giao công nghệ, trong đó, thực hiện các cơ chế theo Thỏa thuận Pa-ri, để đạt mức bằng “0” vào năm 2050”. Để hướng tới lộ trình phát thải ròng bằng “0” thì năng lượng tái tạo gồm điện mặt trời, điện gió và các nguồn khác cần được phát triển. Tuy nhiên, phát triển năng lượng tái tạo cần đi đôi với giải pháp lưu trữ năng lượng, đây là một trong các chìa khóa thành công của điện gió, điện mặt trời cho Việt Nam, khi tỷ trọng tích hợp năng lượng tái tạo vào hệ thống điện ngày càng cao.

Theo tainguyenvamoitruong.vn

Có thể bạn quan tâm

Tìm hiểu về điện gió

Chi phí điện năng lượng mặt trời

Vì sao điện năng lượng mặt trời đang là xu hướng hiện nay

THÔNG TIN LIÊN HỆ

Tổng đài: 02862778806 (7:30 – 17:30)

Hotline: 0325 170 310

WebsiteGreenBlue.vn

FanpageGreenBlue Energy

Trụ sở: Tầng 6, Tòa nhà Mê Linh Point Tower, số 2 Ngô Đức Kế, Phường Bến Nghé, Quận 1.

Văn phòng: 66 Lê Duẩn, Xã Phong Nẫm. TP. Phan Thiết, Bình Thuận

Showroom: 207 Tôn Đức Thắng, TP. Phan Thiết, Bình Thuận

 

zalo-icon