Năng lượng gió là gì? Nguyên lý hoạt động của năng lượng gió

Là một trong những nguồn năng lượng sạch và bền vững lớn nhất hiện nay, năng lượng gió đóng vai trò quan trọng trong hành trình hướng tới mục tiêu phát thải ròng bằng 0 (Net Zero). Bài viết dưới đây sẽ cung cấp cho bạn một số thông tin để hiểu rõ hơn năng lượng gió là gì? Nguyên lý hoạt động của năng lượng tái tạo gió. 

Năng lượng gió là gì?

Năng lượng gió là năng lượng xanh và tái tạo, khai thác năng lượng do gió tạo ra và sử dụng tuabin gió để biến năng lượng gió thành điện và cung cấp điện đó cho các tòa nhà, văn phòng, nhà máy,…. 

Về bản chất, gió là chuyển động của không khí do chênh lệch áp suất trong khí quyển của Trái đất. Sự chênh lệch áp suất là do gia nhiệt không đều của bề mặt Trái đất từ Mặt trời. Vì bề mặt Trái đất không bằng phẳng, độ nghiêng nhẹ của hành tinh và sự quay của nó, các khu vực khác nhau nóng lên với tốc độ khác nhau. 

Khi không khí ấm hơn nở ra và bốc lên sẽ tạo ra sự mất cân bằng áp suất với không khí lạnh hơn gần đó, sau đó kết hợp với nhau. Đó chính là gió. Chênh lệch áp suất càng lớn, gió càng mạnh.

Năng lượng điện gió là gì?

Năng lượng điện gió là một dạng năng lượng tái tạo được sản xuất từ sức gió. Nguồn năng lượng này được xem là giải pháp thân thiện với môi trường vì không thải ra khí nhà kính và sử dụng nguồn tài nguyên vô hạn là gió. 

Nguyên lý hoạt động của năng lượng gió là gì?

Năng lượng gió được tạo ra bằng cách chuyển đổi các luồng gió thành các dạng năng lượng khác bằng cách sử dụng tuabin gió. Tuabin trích xuất năng lượng từ không khí đi qua bằng cách chuyển đổi động năng từ chuyển động quay thông qua roto. Hiệu quả của quá trình chuyển đổi này tại bất kỳ địa điểm nào thường được đo bằng mật độ năng lượng của nó.

Năng lượng gió chủ yếu được sử dụng để phát điện, cả tại chỗ và vận chuyển đến lưới điện. Ngoài ra, tại một số khu vực, năng lượng gió cũng có thể được sử dụng để bơm nước giếng khoan.

Bằng cách khai thác sức mạnh của gió để tạo ra điện, năng lượng gió cung cấp giải pháp thay thế sạch và bền vững cho nhiên liệu hóa thạch.

Tuabin gió hoạt động như thế nào?

Tuabin gió hoạt động theo nguyên lý khá đơn giản: gió làm quay các cánh tuabin xung quanh một roto, roto quay máy phát điện và từ đó tạo ra điện. 

Khi gió thổi qua cánh quạt tuabin, áp suất không khí ở một bên cánh sẽ giảm xuống. Điều này tạo ra 2 mức áp suất khác nhau ở 2 bên cánh, khiến cánh quạt quay tròn. Roto kết nối với máy phát điện trực tiếp hoặc thông qua trục và một loạt bánh răng (hoặc hộp số giảm tốc). Điều này làm cho tốc độ quay tăng lên và tạo ra điện.

Nhìn chung, một tuabin gió trên bờ trung bình có thể sản xuất hơn 6 triệu kWh trong một năm, đủ để cung cấp điện cho 1.500 ngôi nhà. Vì tuabin gió ngoài khơi thường lớn hơn nên có thể tạo ra đủ điện để cung cấp cho 3.312 hộ gia đình trung bình.

Phân loại Tuabin gió

Tuabin gió được phân làm 3 loại chính, bao gồm:

Tuabin gió trục ngang

Đây là loại tuabin phổ biến nhất nhất hiện nay và thường được lắp đặt trong các trang trại gió lớn, có thể thu gió từ nhiều hướng và tạo ra lượng điện đáng kể. Tuabin gió trục ngang có các cánh quạt quay quanh trục ngang vuông góc 

với hướng gió. 

Loại tuabin gió này được phân loại thành 2 loại chính: tuabin gió ngược và tuabin gió xuôi. Trong đó, tuabin gió ngược có roto hướng vào gió còn tuabin gió xuôi có roto hướng ra xa gió. Tuabin gió ngược phổ biến hơn vì hiệu suất cao hơn và độ ổn định trong điều kiện gió hỗn loạn. 

Tuabin gió trục đứng

Tuabin gió trục đứng có các cánh quạt quay quanh một trục thẳng đứng song song với mặt đất. Không giống như tuabin gió trục ngang, tuabin trục đứng hoạt động tốt với nhiều hướng gió khác nhau.

Mặc dù tuabin trục đứng có một số ưu điểm như yêu cầu bảo trì thấp hơn và phù hợp với không gian hạn chế, nhưng loại tuabin này ít phổ biến hơn tuabin trục ngang vì hiệu suất và độ tin cậy thấp hơn trong điều kiện gió mạnh.

Tuabin gió lai

Tuabin gió lai kết hợp các yếu tố của tuabin gió trục ngang và tuabin gió trục đứng. Loại tuabin gió này thường có roto trục thẳng đứng kết hợp với máy phát điện trục ngang để cải thiện hiệu suất trong nhiều điều kiện gió khác nhau.

Tuabin gió lai cũng có thể kết hợp các công nghệ tiên tiến như cơ chế xoay và lệch cánh để tối ưu hóa khả năng thu năng lượng và giảm thiểu tải trọng kết cấu.

Kết hợp những ưu điểm của tuabin gió trục ngang và trục đứng, tuabin gió lai mang lại độ tin cậy, tính linh hoạt và cho sản lượng năng lượng tốt hơn so với tuabin trục đơn truyền thống.

Ưu và nhược điểm của năng lượng gió

Giống như các nguồn năng lượng tái tạo khác như năng lượng mặt trời, năng lượng gió cũng có cả ưu và nhược điểm. Trong phần tiếp theo dưới đây cùng tìm hiểu những ưu và nhược điểm của nguồn năng lượng này. 

Ưu điểm

Năng lượng gió có nhiều lợi thế hơn so với nhiên liệu hóa thạch truyền thống và các dạng năng lượng tái tạo khác. Điều này là bởi vì năng lượng gió là vô tận và sạch.

Bền vững và tái tạo

Năng lượng gió là nguồn năng lượng tái tạo, có sẵn và vô tận. Không giống như nhiên liệu hóa thạch, có thể cạn kiệt và gây hại cho môi trường, năng lượng gió không bao giờ cạn kiệt.

Giảm phát thải khí nhà kính

Việc sử dụng năng lượng gió thay thế cho nhiên liệu hóa thạch giúp giảm lượng khí thải carbon. Lợi ích này góp phần vào việc chống biến đổi khí hậu. Hơn nữa, năng lượng gió không phát thải các chất ô nhiễm như CO2 hay SO2, giúp cải thiện chất lượng không khí.

Tạo ra việc làm

Ngành công nghiệp năng lượng gió tạo ra nhiều cơ hội việc làm trong lĩnh vực lắp đặt, bảo trì và vận hành các tuabin gió. Sự phát triển của năng lượng gió thúc đẩy các ngành công nghiệp liên quan, từ sản xuất thiết bị đến dịch vụ kỹ thuật.

Tiết kiệm chi phí

Năng lượng gió có thể giúp giảm chi phí điện cho người tiêu dùng và doanh nghiệp. Khi các nhà máy điện gió đi vào hoạt động, giá điện có xu hướng ổn định hơn và thấp hơn, đặc biệt trong những khu vực có nguồn gió dồi dào.

Nhược điểm

Mặc dù không thể phủ nhận những ưu điểm và lợi ích tiềm năng mà năng lượng gió mang lại, xong việc khai thác nguồn năng lượng này cũng kèm theo một số hạn chế và thách thức.

Sức gió không ổn định

Sức gió không ổn định có thể tác động đến quá trình sản xuất điện, gây khó khăn cho việc dự đoán và quản lý nguồn năng lượng. Tốc độ và hướng gió thay đổi liên tục, gây ra sự biến động lớn trong sản lượng điện. Điều này đòi hỏi hệ thống lưới điện phải linh hoạt và có khả năng tích trữ năng lượng để đảm bảo cung cấp điện ổn định.

Mối quan ngại về môi trường

Mặc dù là năng lượng sạch, nhưng năng lượng gió vẫn gây ra một số tác động tiêu cực đến môi trường. Tiếng ồn phát ra từ các tuabin gió có thể gây ảnh hưởng đến cuộc sống của người dân sinh sống gần đó. Ngoài ra, việc xây dựng các trang trại gió cũng có thể làm thay đổi cảnh quan và ảnh hưởng đến đa dạng sinh học, đặc biệt là đối với các loài chim di cư.

Lợi ích và vai trò của năng lượng gió

Với những ưu điểm vượt trội, năng lượng gió đóng góp quan trọng vào việc giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và đảm bảo nguồn năng lượng ổn định cho tương lai. Sử dụng năng lượng gió thay thế cho nhiên liệu hóa thạch giúp giảm ô nhiễm môi trường, góp phần vào việc chống biến đổi khí hậu và bảo vệ hệ sinh thái.

Hơn nữa, năng lượng gió là một nguồn năng lượng vô tận và bền vững. Với sự phát triển công nghệ, việc khai thác năng lượng gió ngày càng hiệu quả, cho phép sản xuất điện liên tục và ổn định, đặc biệt là ở những khu vực có gió mạnh. Điều này giúp giảm thiểu tình trạng thiếu điện, đồng thời nâng cao độ tin cậy trong cung cấp năng lượng.

Ngoài ra, loại năng lượng này cũng mang lại nhiều lợi ích về mặt kinh tế. Việc phát triển các dự án điện gió tạo ra việc làm trong các lĩnh vực thiết kế, xây dựng, bảo trì và vận hành. Điều này không chỉ thúc đẩy nền kinh tế địa phương mà còn tạo ra cơ hội việc làm cho người lao động.

Cuối cùng, năng lượng gió có tác động tích cực đến an ninh năng lượng. Bằng cách đa dạng hóa nguồn cung cấp năng lượng và giảm phụ thuộc vào nhiên liệu nhập khẩu, các quốc gia có thể tăng cường khả năng tự chủ năng lượng. 

Ứng dụng của năng lượng điện gió

Năng lượng gió đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện sạch và bền vững. Ứng dụng của năng lượng điện gió trong đời sống rất đa dạng và ngày càng trở nên phổ biến.

Một trong những ứng dụng chính của năng nguồn năng lượng này là sản xuất điện. Các trang trại gió được lắp đặt trên đất liền và ngoài khơi, sử dụng các tuabin gió để chuyển đổi năng lượng gió thành điện năng. Năng lượng điện gió không chỉ giúp giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch mà còn giảm lượng khí thải carbon, góp phần vào việc chống biến đổi khí hậu.

Ngoài ra, năng lượng gió còn được sử dụng trong việc cung cấp năng lượng cho các hệ thống viễn thông và máy móc công nghiệp tại những vùng xa xôi, nơi mà việc kéo điện lưới khó khăn và tốn kém. Các tuabin gió nhỏ cũng có thể được lắp đặt để cung cấp điện cho các hộ gia đình ở khu vực nông thôn.

Hơn nữa, năng lượng điện gió có thể kết hợp với các nguồn năng lượng khác, như năng lượng mặt trời, để tạo ra hệ thống năng lượng hỗn hợp, tăng cường tính ổn định và khả năng cung cấp điện. 

Cuối cùng, với sự phát triển công nghệ, các ứng dụng như lưu trữ năng lượng từ gió qua pin hoặc các công nghệ tiên tiến khác đang mở ra những cơ hội mới, giúp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng gió trong tương lai.

Như vậy bài viết trên đây vừa giải đáp cho bạn các thông tin liên quan đến năng lượng gió là gì? Nguyên lý hoạt động cũng như ưu nhược điểm của năng lượng gió là gì? Ngoài năng lượng gió, bạn đọc có thể tham khảo thêm một số bài viết đã có để tìm hiểu thêm năng lượng mặt trời là gì nhé.