Đột phá trong ngành năng lượng tái tạo: Phát triển tuabin gió khổng lồ có thể nổi ngoài khơi
Ảnh trên: Mẫu thiết kế tuabin gió 12 MW khổng lồ có thể nổi ngoài vùng nước sâu.
Các trang trại gió ngoài khơi đóng vai trò ngày càng quan trọng trong tổ hợp năng lượng tái tạo và hiện chúng đang được xây dựng ở khắp các nước trên thế giới. Tuy nhiên, vẫn còn rất nhiều tiềm năng về năng lượng chưa được khai thác từ những cơn gió thổi qua các đại dương.
GE đang tìm cách khai thác triệt để tiềm năng này thông qua việc phát triển các tuabin gió khổng lồ có thể hoạt động ở các vùng nước sâu bằng cách sử dụng các bệ nổi tiên tiến. Nhờ vào các bệ nổi này, các tuabin sẽ luôn ổn định khi sóng vỗ mạnh xung quanh.
Năm 2018, phòng nghiên cứu năng lượng tái tạo của GE đã có bước tiến lớn trong lĩnh vực năng lượng gió ngoài khơi khi công bố tuabin lớn nhất thế giới Haliade-X. Tuabin khổng lồ này cao 260m với 3 cánh quạt gió dài nhất từng được chế tạo từ trước đến nay. Haliade-X có thể thu năng lượng nhiều hơn khoảng 45% so với bất kỳ loại tuabin gió nào khác trên thế giới.
Haliade-X sẽ được đưa vào hoạt động tại trang trại điện gió ngoài khơi lớn nhất thế giới Dogger Bank (Anh) đồng thời tuabin khổng lồ này cũng sẽ đóng vai trò “xương sống” cho trang trại điện gió ngoài khơi Vineyard Wind (Massachusetts, Mỹ).
Vineyard Wind là dự án trang trại điện gió lớn đầu tiên ngoài khơi của nước Mỹ với công suất 800 MW. Dự án trị giá 2,8 tỷ USD này là một phần quan trọng trong kế hoạch của chính quyền Tổng thống Joe Biden để phát triển năng lượng tái tạo ở Mỹ.
“Với Haliade-X – tuabin gió nổi ‘khủng’ nhất thế giới, chúng tôi đang bắt đầu khai thác tiềm năng năng lượng gió ngoài khơi các vùng biển ở Mỹ, châu Âu và các khu vực khác trên toàn cầu” – Ông Rogier Blom – nghiên cứu chính của dự án tuabin nổi của GE cho biết. “Hiện nay, các tuabin gió có đáy cố định được giới hạn ở độ sâu dưới 60m. Nhưng với các tuabin nổi, chúng tôi có thể mở rộng phạm vi hoạt động tới các khu vực có độ sâu từ 60m trở lên”.
Hợp tác với công ty thiết kế hàng hải Glosten (Mỹ) trong dự án trị giá 4 triệu USD, đội ngũ của GE đang kết nối chặt chẽ để thiết kế tuabin gió nổi hoàn thiện nhất, mở ra tiềm năng của các công trình lắp đặt ở vùng nước sâu.
Các tuabin gió ngoài khơi đang sử dụng hiện nay được neo vào đáy biển bằng các cánh dẫn bê tông hoặc thép. Còn các tuabin nổi được neo vào đáy biển thông qua các dây buộc dài. GE đưa ra giải pháp sử dụng công nghệ bệ chân chống lực căng Pelastar của Glosten và phát triển hệ thống điều khiển để điều chỉnh các giá đỡ trong lúc di chuyển, giữ cho tuabin ổn định trong vùng biển có sóng lớn và gió giật mạnh.
Việc cho phép tuabin nổi ngoài khơi sẽ mở rộng đáng kể tiềm năng sản xuất điện của năng lượng gió ngoài khơi. Tuabin nổi được đề xuất có trọng lượng nhỏ hơn 35% so với các thiết kế tuabin nổi hiện tại. Tại Mỹ, các trang trại gió ngoài khơi sẽ “dư sức” tạo ra hơn 7.000 TWh mỗi năm bằng cách sử dụng các tuabin nổi khổng lồ lắp đặt ở vùng nước sâu, gần gấp đôi mức tiêu thụ 4.000 TWh hàng năm của người dân Mỹ.
“Thiết kế một tuabin nổi cũng giống như đặt chiếc xe buýt lên cột cao, làm cho nó trôi nổi rồi điều khiển ổn định nó trong khi tương tác với sóng và gió. Làm tốt điều này là cả một thử thách về thiết kế và điều khiển” – Blom nói thêm.
Dự án này được hợp tác thông qua chương trình của Cơ quan Nghiên cứu Năng lượng tiên tiến (ARPA-E) và dự kiến sẽ được triển khai trong vòng 2 năm.