Năng lượng gió được coi là một nguồn năng lượng tái tạo tiềm năng để hỗ trợ cho các nguồn năng lượng truyền thống khác. Điện gió trục đứng là một công nghệ mới trong lĩnh vực năng lượng gió, mà đang được sử dụng phổ biến tại các khu vực có tốc độ gió thấp hoặc trung bình.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về điện gió trục đứng là gì, cấu tạo của máy phát điện sức gió trục đứng, ưu và nhược điểm của máy phát điện trục gió đứng và các loại phát điện gió trục đứng, cũng như nguyên lý hoạt động của máy phát điện gió trục đứng.
Nội dung bài viết
1. Điện gió trục đứng là gì?
Điện gió trục đứng là loại máy phát điện sức gió có thiết kế trục đứng, với các cánh quạt được bố trí xung quanh trục quay. Máy phát điện sức gió trục đứng thường được sử dụng để phát điện cho các hộ gia đình, khu công nghiệp hoặc các trang trại.
Điểm khác biệt giữa máy phát điện sức gió trục đứng và máy phát điện sức gió trục ngang là cách bố trí của cánh quạt. Trong khi cánh quạt của máy phát điện sức gió trục ngang được bố trí vuông góc với trục quay, thì cánh quạt của máy phát điện sức gió trục đứng được bố trí xung quanh trục quay.
Các dịch vụ khác của chúng tôi
- #1 [Báo Giá] Dịch Vụ Bảo Dưỡng Điện Gió, Cánh Tuabin Gió
- #1 [Báo Giá] Dịch Vụ Bảo Trì Điện Gió, Cánh Tuabin Gió
2. Cấu tạo của máy phát điện sức gió trục đứng
Máy phát điện sức gió trục đứng thường bao gồm các thành phần sau:
2.1. Hộp số
Hộp số giúp tăng tốc độ quay của cánh quạt gió. Hộp số thường được thiết kế sao cho có thể điều chỉnh tỉ lệ giữa tốc độ quay của trục quay và tốc độ quay của cánh quạt gió.
2.2. Trục quay
Trục quay là công cụ chuyển động chính trong máy phát điện sức gió trục đứng. Trục quay này được hỗ trợ bởi thanh có đường kính lớn, được gọi là thanh cân bằng, giúp tránh tình trạng dao động của máy.
2.3. Cánh quạt gió
Cánh quạt gió được gắn vào xung quanh trục quay và được thiết kế để vận chuyển không khí đến động cơ.
2.4. Động cơ
Động cơ là thành phần chịu trách nhiệm chuyển đổi năng lượng gió thành điện năng. Động cơ thông thường sử dụng trong máy phát điện sức gió trục đứng là động cơ ba pha AC.
2.5. Bộ điều khiển
Bộ điều khiển có chức năng điều chỉnh tốc độ quay của động cơ và nhận các dữ liệu từ các cảm biến được đặt trên máy phát điện sức gió trục đứng.
3. Ưu, nhược điểm của máy phát điện trục gió đứng
3.1 Ưu điểm
- Thiết kế nhỏ gọn và linh hoạt để lắp đặt: Với thiết kế trục đứng, máy phát điện sức gió trục đứng có thể được lắp đặt trong không gian nhỏ hơn so với các loại máy phát điện sức gió khác. Điều này làm cho nó trở thành một lựa chọn phù hợp cho các khu vực có diện tích hạn chế.
- Hiệu suất cao ở tốc độ gió thấp: Máy phát điện sức gió trục đứng có thể hoạt động ở tốc độ gió thấp hơn so với các loại máy phát điện sức gió khác. Điều này có nghĩa là nguồn năng lượng gió trở nên dễ dàng hơn để truy cập và sử dụng.
- Không phụ thuộc vào hướng gió: Máy phát điện sức gió trục đứng không phụ thuộc vào hướng gió như các máy phát điện sức gió trục ngang. Do đó, nó có thể hoạt động ở nhiều hướng gió khác nhau.
3.2 Nhược điểm
- Khả năng tách rời: Máy phát điện sức gió trục đứng có thiết kế phức tạp hơn so với máy phát điện sức gió trục ngang, điều này khiến cho việc bảo trì và sửa chữa trở nên khó khăn hơn.
- Độ ồn cao: Máy phát điện sức gió trục đứng có độ ồn lớn hơn so với các loại máy phát điện khác. Điều này có thể gây ra một số phiền toái cho những người sống gần các máy phát điện sức gió trục đứng.
- Hiệu suất sản xuất điện của máy phát điện gió trục đứng chưa cao bằng các loại máy phát điện khác.
- Chỉ hoạt động tốt ở vị trí phù hợp với địa hình và độ cao, do đó cần phải được bố trí kỹ lưỡng để có hiệu quả cao nhất.
- Chi phí đầu tư ban đầu cho việc lắp đặt máy phát điện gió trục đứng khá đắt.
4. Phân loại phát điện gió trục đứng
Hiện nay, có ba loại máy phát điện sức gió trục đứng chính được sử dụng:
4.1. Loại Savonius
Loại Savonius là một máy phát điện gió trục đứng được phát minh và được đặt tên theo tên người phát minh của nó – ông Sigurd Johannes Savonius. Máy phát điện kiểu này có cấu tạo đơn giản với hai cánh quạt hình bán nguyệt lõm được đặt vuông góc với nhau để tạo ra một hiệu ứng xoay tâm.
Ưu điểm:
- Chi phí sản xuất thấp hơn so với các loại máy phát điện gió trục đứng khác.
- Có thể hoạt động ở vận tốc gió thấp và ổn định.
Nhược điểm:
- Hiệu suất sản xuất điện của máy phát điện loại Savonius không cao, chỉ khoảng 30% – 35%.
- Không thích hợp để sử dụng trong các khu vực có gió mạnh.
4.2. Loại Giromill
Giromill là một loại máy phát điện gió trục đứng được thiết kế với dạng xoắn ốc. Các cánh quạt (rotor) được đặt ở phía trước của máy và được bao bọc bởi một lớp vỏ đa lớp. Khi gió thổi vào, cánh quạt sẽ xoay quanh trục và tạo ra động lực xoay, qua đó kích hoạt máy phát điện.
Ưu điểm:
- Tốc độ gió cần thiết cho hoạt động của máy phát điện loại Giromill là khá thấp, khoảng 4 m/s.
- Độ ồn của máy phát điện loại Giromill rất thấp, do đó nó thích hợp để sử dụng trong các khu dân cư.
Nhược điểm:
- Chi phí đầu tư ban đầu khá đắt do cơ chế truyền động phức tạp.
- Hiệu suất sản xuất điện của máy phát điện loại Giromill chưa cao.
4.3. Loại Darrieus
Máy phát điện gió trục đứng loại Darrieus được thiết kế với cấu tạo dạng hình chiếc ô dù. Các cánh quạt (rotor) được đặt vuông góc với trục, khi gió thổi vào sẽ tạo ra lực nâng và đẩy cánh quạt xoay quanh trục để kích hoạt máy phát điện.
Ưu điểm:
- Máy phát điện loại Darrieus có thể hoạt động ở tốc độ gió từ 4 m/s đến 40 m/s.
- Tốc độ xoay của cánh quạt có thể được tăng lên đến 1.000 vòng/phút.
Nhược điểm:
- Khả năng tự bảo vệ của máy phát điện loại Darrieus không cao.
- Đối với khu vực có gió yếu, hiệu suất sản xuất điện của máy phát điện loại Darrieus sẽ thấp hơn so với các loại máy phát điện khác.
5. Nguyên lý hoạt động của máy phát điện gió trục đứng
Điện gió trục đứng hoạt động theo nguyên lý đơn giản: khi gió thổi vào cánh quạt, cánh quạt sẽ xoay quanh trục và tạo ra động lực xoay, qua đó kích hoạt máy phát điện. Tuy nhiên, để giải thích rõ hơn về nguyên lý này, ta có thể sử dụng các bước như sau:
Bước 1: Gió thổi vào cánh quạt
Khi gió thổi vào cánh quạt, sức gió sẽ tác động lên các lá cánh và đẩy chúng di chuyển theo hướng song song với mặt đất.
Bước 2: Cánh quạt xoay quanh trục
Sau khi được đẩy đưa, các lá cánh sẽ xoay quanh trục và tạo thành một vòng xoáy. Sự xoay này sẽ tạo ra động lực xoay được truyền sang trục.
Bước 3: Động lực xoay được truyền sang trục
Sức xoay tạo ra khi cánh quạt xoay sẽ được truyền đến trục, qua đó kích hoạt máy phát điện để chuyển đổi động năng thành điện năng.
Bước 4: Sản xuất điện
Điện năng được sản xuất bởi máy phát điện và được cung cấp cho hệ thống điện.
Kết luận
Điện gió trục đứng là một công nghệ mới trong lĩnh vực năng lượng gió, với thiết kế trục đứng và các cánh quạt được bố trí xung quanh trục quay. Máy phát điện sức gió trục đứng có nhiều ưu điểm, như thiết kế nhỏ gọn và linh hoạt để lắp đặt, hiệu suất cao ở tốc độ gió thấp và không phụ thuộc vào hướng gió. Tuy nhiên, loại máy phát điện này cũng có một số nhược điểm, chẳng hạn như độ ồn cao và khả năng tách rời.
Có ba loại phát điện gió trục đứng phổ biến là Savonius, Giromill và Darrieus. Nguyên lý hoạt động của máy phát điện gió trục đứng là chuyển đổi năng lượng gió thành năng lượng điện thông qua các cánh quạt gió và trục quay.
Tuy nhiên, để sử dụng hiệu quả năng lượng gió, chúng ta cần phải xem xét tất cả các yếu tố liên quan, từ địa hình đến tốc độ gió và chi phí đầu tư ban đầu. Nếu được thực hiện đúng cách, điện gió trục đứng có thể là một phương tiện hữu ích trong việc cung cấp năng lượng tái tạo cho các khu vực khác nhau.
Kết nối facebook với chúng tôi: https://www.facebook.com/profile.php?id=100088349523311
