Được phát triển và ứng dụng rộng rãi trên khắp thế giới, quạt điện gió đã đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc thúc đẩy sử dụng nguồn năng lượng tái tạo và giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu. Vậy vì sao kích thước của cánh quạt tuabin lại lớn như vậy, cùng khám phá chi tiết qua bài viết dưới đây. 

1. Kích thước cánh quạt điện gió

Hiện nay, những chiếc quạt năng lượng gió đã trở nên vô cùng ấn tượng về kích thước, với chiều cao trung bình thường dao động từ 100 mét đến 135 mét. Đó cũng là lý do mà cánh quạt trên những tuabin này cũng phải có kích thước vô cùng lớn.

Mỗi cánh quạt điện gió trên tuabin điện gió trung bình có chiều dài từ 65 mét đến 80 mét và có trọng lượng khoảng từ 20 tấn đến 25 tấn. Tuy nhiên, các con số này có thể biến đổi tùy theo từng nhà sản xuất, phụ thuộc vào các tiêu chuẩn kỹ thuật cụ thể của họ cũng như vị trí cụ thể của trang trại điện gió. 

Các trang trại quạt điện gió nằm ngoài khơi thường cần sử dụng những tuabin có kích thước lớn hơn so với những trang trại ở trên bờ, do khả năng tận dụng không gian rộng hơn và sức gió mạnh hơn ở vị trí đó.

Kích thước cánh quạt điện gió rất lớn

2. Tại sao các cánh quạt lại lớn như vậy?

Không tự nhiên mà những chiếc quạt gió điện lại có kích thước lớn như vậy. Dưới đây là những lý do giúp bạn hiểu được lý do vì sao các nhà sản xuất lại thiết kế thiết bị điện quạt gió với kích thước lớn: 

2.1. Khu vực gió quét

Các cánh quạt gió năng lượng dài hơn sẽ có diện tích quét lớn hơn, nghĩa là chúng bao phủ một diện tích rộng hơn của không gian. Điều này cho phép chúng thu thập nhiều không khí hơn, có nghĩa là khối lượng không khí lớn hơn được di chuyển. Một cánh quạt điện gió kéo dài gấp đôi sẽ tạo ra bốn lần năng lượng điện hơn. Tóm lại, kích thước cánh quạt điện gió lớn giúp tối ưu hóa hiệu suất năng lượng.

Các cánh quạt gió năng lượng có diện tích quét lớn

2.2. Tốc độ gió

Gió có tốc độ cao chứa nhiều năng lượng hơn, điều này giải thích vì sao các trạm điện gió thường được xây dựng ở những vùng có gió mạnh. Tốc độ gió và năng lượng điện tạo ra tuân theo một quy luật đặc biệt. Các cánh quạt điện gió thường bắt đầu tạo ra điện khi tốc độ gió đạt mức 6 dặm một giờ, và  đạt đến hiệu suất tối đa ở khoảng 25-30 dặm một giờ. Nếu gió quá mạnh (nhiều hơn 55 dặm một giờ), các tuabin thường sẽ ngừng hoạt động để tránh hỏng hóc.

2.3. Mật độ không khí

Mật độ không khí càng lớn, thì lực nâng của không khí đối với cánh quạt điện gió càng cao. Vùng có không khí dày đặc hơn thường rất hữu ích cho trạm điện gió. Mật độ không khí phụ thuộc vào nhiệt độ, độ cao và áp suất không khí. Không khí lạnh, đặc hơn không khí nóng, và không khí ở độ cao thấp, dày đặc hơn không khí ở độ cao cao hơn. Điều này có nghĩa rằng không khí dày đặc hơn ở mức nước biển cung cấp nhiều năng lượng hơn cho tốc độ gió cố định so với gió ở độ cao.

3. Cánh tuabin quạt gió khổng lồ lớn nhất từng có

Vào năm 2019, GE đã ra mắt một thiết bị quạt gió khổng lồ trong thế giới của năng lượng gió đó là tuabin gió ngoài khơi Haliade-X. Máy này có công suất đáng kể, từ 12 MW đến 14 MW. Nhưng điều đáng chú ý không chỉ đến từ công suất mà còn từ kích thước ấn tượng của nó. Tháp cao tới 248 mét, và từ chân đế đến đầu cánh, tuabin nâng mình lên tới 260 mét. 

Đường kính cánh quạt là 220 mét, vượt qua hơn 80% chiều cao của tháp. Haliade-X có khả năng cung cấp đủ năng lượng để phục vụ một ngôi nhà trong vòng hai ngày chỉ với một vòng quay. Thậm chí, một tuabin duy nhất có thể tạo ra 74 GWh điện mỗi năm.

Các cánh quạt trên Haliade-X không kém phần ấn tượng, với chiều dài khoảng 107 mét. Đây chỉ bằng chiều dài của một sân bóng đá và dài hơn một lần rưỡi so với chiếc máy bay phản lực Boeing 747. Để cho bạn cái nhìn trực quan, nếu như Hussein Bolt, người giữ kỷ lục thế giới về tốc độ chạy nhanh nhất, mất khoảng 10 giây để chạy từ đầu đến cuối sân bóng, thì cánh quạt của Haliade-X có thể chỉ nằm trong số những thành phần máy lớn nhất từng được chế tạo.

Tuy cánh quạt trên Haliade-X khổng lồ, nhưng điều thú vị là nó có khả năng bắt đầu tạo ra năng lượng ở tốc độ gió thấp hơn so với các tuabin khác cùng loại. Sức quán tính quay thấp của nó cho phép cánh quạt điện gió tiếp tục quay ngay cả khi gió không mạnh.

Cánh tuabin quạt gió khổng lồ lớn nhất

4. Có giới hạn về kích thước cánh quạt điện gió không?

Có giới hạn về kích thước cánh quạt điện gió không đã trở thành một câu hỏi đầy tò mò được rất nhiều người quan tâm. Có một điểm mà cánh quạt chỉ có thể dài đến mức đó trước khi nó bắt đầu gặp vấn đề về độ cứng và uốn cong, tiềm ẩn nguy cơ va chạm với tháp. Tại một thời điểm nào đó, các nguyên tắc cơ học và vật lý sẽ đặt ra hạn chế về kích thước tối đa của cánh quạt.

Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là kỹ sư không nỗ lực. Những tuabin lớn và tham vọng đang trong quá trình phát triển, như đã đề cập. Dự án UpWind, ví dụ, đã đề ra kế hoạch cho một tuabin khổng lồ công suất 20 MW với cánh quạt dài 123 mét và đường kính cánh quạt 252 mét. Một thiết kế khác thậm chí đề xuất một tuabin với công suất lên đến 50 MW, mà kích thước đã trở nên ấn tượng, yêu cầu cánh quạt dài tới 200 mét.

Tuy nhiên, việc xây dựng và vận hành một tuabin lớn như vậy mà vẫn đảm bảo an toàn trong các điều kiện khí hậu khắc nghiệt và trong môi trường động là một thách thức lớn. Chúng đang tiến đến giới hạn của kỹ thuật và vật liệu hiện tại. Vì vậy, cho đến khi chúng ta có sự phát triển vượt bậc trong vật liệu và kỹ thuật chế tạo, kích thước của cánh quạt tuabin vẫn sẽ bị hạn chế.

5. Các cánh quạt ảnh hưởng như thế nào đến sản lượng điện của tuabin gió?

Kích thước của cánh quạt phát điện gió có một tác động đáng kể đến sản lượng điện của nó. Cánh quạt lớn hơn không chỉ mang lại công suất điện cao hơn mà còn liên quan đến nhiều yếu tố quan trọng khác.

Trước hết, cánh quạt điện gió lớn tạo ra một diện tích quét lớn hơn, tức là nó bao phủ một khu vực rộng hơn của không gian, nơi gió đang di chuyển. Điều này dẫn đến việc thu thập một lượng lớn khí quyển hơn, có nghĩa là khối lượng không khí di chuyển qua tuabin càng nhiều. Với khối lượng lớn hơn, điều này đồng nghĩa với việc cần nhiều năng lượng hơn để di chuyển khối lượng đó, và chính vì vậy, tăng kích thước của cánh quạt có nghĩa là tạo ra nhiều năng lượng hơn.

Ngoài ra, cánh quạt điện gió lớn cũng có ảnh hưởng đến việc khai thác năng lượng từ gió ở tốc độ gió thấp hơn. Điều này liên quan đến mối quan hệ giữa tốc độ gió và công suất điện tạo ra bởi tuabin. Một cánh quạt lớn có thể bắt đầu tạo năng lượng ở tốc độ gió thấp hơn so với một cánh quạt nhỏ hơn, tận dụng nhiều hơn các nguồn gió có tốc độ thấp. Điều này làm tăng khả năng sản xuất năng lượng trong điều kiện gió yếu.

Tổng cộng, kích thước của cánh quạt điện gió không chỉ liên quan đến công suất cao hơn mà còn đến khả năng tận dụng tối ưu các nguồn gió khác nhau, đảm bảo rằng tuabin hoạt động hiệu quả trong nhiều điều kiện khí hậu và gió khác nhau.

Cánh quạt ảnh hưởng đến sản lượng điện của tuabin gió

Với những kiến thức được cung cấp trong bài viết trên bạn đã biết được kích thước của quạt điện gió. Hy vọng rằng qua đó đã giúp bạn giải đáp được những thắc mắc liên quan đến lý do vì sao cánh quạt tuabin lại có kích thước lớn như vậy. 

Kết nối facebook với chúng tôi: https://www.facebook.com/profile.php?id=100088349523311