Tuabin gió đã trở thành một trong những lựa chọn hàng đầu trong việc phát triển năng lượng sạch. Khả năng tạo ra lượng năng lượng đáng kể là một yếu tố quan trọng trong việc xác định giá trị kinh tế và xem xét tính khả thi của một dự án tuabin gió. Tuy nhiên, có nhiều yếu tố cần được đánh giá kỹ lưỡng để hiểu rõ tiềm năng của một tuabin gió. Và trong bài viết này Việt Nam Solar sẽ giới thiệu đến bạn Một tuabin gió tạo ra bao nhiêu năng lượng?.
Công suất định mức tuabin gió
Thông số kỹ thuật cơ bản nhất của một tuabin gió là công suất định mức. Tuabin gió dân dụng thường có công suất định mức khoảng 5 kW, trong khi các tuabin gió trang trại lớn có thể đạt đến vài MW mỗi tuabin. Tuy nhiên, tuabin không luôn sản xuất công suất định mức này. Sản lượng điện phụ thuộc vào tốc độ gió. Vì vậy, công suất định mức của tuabin gió là công suất mà tuabin tạo ra ở một tốc độ gió cụ thể.
Đường cong công suất cho thấy một ví dụ về tuabin gió có công suất 1000W. Công suất không bắt đầu tăng từ tốc độ gió bằng không, mà chỉ từ một tốc độ gió nhất định. Công suất tăng theo tốc độ gió cho đến khi đạt công suất định mức ở một tốc độ gió xác định. Sau đó, công suất duy trì ổn định khi tốc độ gió tiếp tục tăng, cho đến khi tuabin dừng hoạt động vì lý do an toàn. Tốc độ tắt thông thường là khoảng 25 m/s.
Để hiểu rõ hơn về các tốc độ này, công suất tối đa thường đạt được ở khoảng 11 m/s, tương đương với 24,6 dặm/giờ hoặc 21 hải lý/giờ. Đây là mức gió mạnh. Tốc độ gió khi tuabin tắt là 25 m/s, tương đương với 56 dặm/giờ hoặc 48,6 hải lý/giờ. Điều này cho thấy tuabin gió có khả năng hoạt động trong khoảng tốc độ gió mạnh hơn. Tuy nhiên, tốc độ gió tối thiểu khoảng 5 m/s (tương đương 11 dặm/giờ hoặc 9,7 hải lý/giờ) thường được coi là cần thiết để tuabin gió có thể hoạt động.
Các tuabin gió thương mại có các đường cong công suất khác nhau, phụ thuộc vào thiết kế để hoạt động ở tốc độ gió thấp hơn hoặc cao hơn.
Công suất định mức của tuabin gió được quyết định chủ yếu bởi kích thước của tuabin. Tuabin gió hoạt động bằng cách chuyển đổi năng lượng từ gió thông qua các cánh quạt quay. Hiệu suất chuyển đổi này thường khoảng 40-50%. Diện tích của các cánh quạt quyết định công suất và năng lượng mà tuabin tạo ra. Nếu chiều dài của cánh quạt tăng gấp đôi, công suất và năng lượng tạo ra cũng tăng gấp bốn lần.
Các ngôi nhà và địa điểm thương mại thường có các hạn chế không gian và quy định về chiều dài cánh quạt. Trang trại điện gió lớn thường không gặp nhiều hạn chế và có xu hướng sử dụng cánh quạt dài hơn và tuabin mạnh hơn. Cánh quạt trên tuabin Haliade-X 12 MW của General Electric đã thiết lập kỷ lục thế giới với chiều dài 107m. Tuy nhiên, viThông số quan trọng nhất của một tuabin gió là công suất định mức, nghĩa là công suất mà tuabin có thể tạo ra ở một tốc độ gió cụ thể. Công suất định mức thường được đo bằng kilowatt (kW) hoặc megawatt (MW). Tuabin gió dân dụng thường có công suất định mức khoảng 5 kW, trong khi tuabin gió trang trại lớn có thể đạt vài MW mỗi tuabin.
Công suất tùy thuộc vào tốc độ gió. Khi tốc độ gió tăng, công suất tăng đến một mức đạt công suất định mức. Tuy nhiên, khi tốc độ gió tiếp tục tăng, công suất duy trì ổn định và tuabin dừng hoạt động khi tốc độ gió quá cao, thường khoảng 25 m/s.
Tốc độ gió ảnh hưởng đến công suất tối đa mà tuabin gió có thể tạo ra. Mức gió mạnh thường đạt khoảng 11 m/s, trong khi tốc độ tắt thường là 25 m/s. Tuabin gió có thể hoạt động từ tốc độ gió tối thiểu khoảng 5 m/s.
Công suất định mức của tuabin gió phụ thuộc vào kích thước và thiết kế của tuabin. Cánh quạt tuabin gió chuyển đổi năng lượng gió thành năng lượng điện. Hiệu suất chuyển đổi này thường dao động từ 40-50%. Kích thước cánh quạt ảnh hưởng đến công suất và năng lượng mà tuabin có thể tạo ra. Cánh quạt dài gấp đôi có thể tạo ra công suất và năng lượng gấp bốn lần.
Các tuabin gió dân dụng thường có hạn chế về không gian và kích thước cánh quạt. Trong khi đó, các tuabin gió trang trại lớn thường có không gian rộng hơn và sử dụng cánh quạt dài hơn để tăng công suất. Ví dụ, tuabin Haliade-X 12 MW của General Electric có cánh quạt dài 107m, đạt kỷ lục thế giới.
Một tuabin gió tạo ra bao nhiêu năng lượng?
Tốc độ gió là yếu tố rất quan trọng trong việc tạo ra năng lượng từ tuabin gió. Để xác định lượng gió tại một địa điểm cụ thể, có thể sử dụng các bản đồ gió hiển thị tốc độ gió trung bình tại các địa điểm khác nhau. Tuy nhiên, khi sử dụng các bản đồ này, cần xem xét một số yếu tố quan trọng.
Một yếu tố quan trọng là độ cao so với mặt đất. Độ cao này có ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ gió trung bình. Thông thường, tốc độ gió tăng lên khi độ cao tăng lên. Có ba bản đồ tốc độ gió trung bình cho Hoa Kỳ được hiển thị dưới đây, tương ứng với độ cao 10m, 40m và 80m so với mặt đất. Những bản đồ này cho thấy tầm quan trọng của độ cao. Ví dụ, ở Nebraska, tại độ cao 10m so với mặt đất, tốc độ gió trung bình khoảng 4-4,9 m/s, gần với tốc độ mà tuabin gió có thể hoạt động. Tại độ cao 40m, tốc độ gió trung bình tăng lên khoảng 6-6,9 m/s. Và tại độ cao 80m, tốc độ gió đạt khoảng 7-7,9 m/s.
Đồ thị dưới đây mô tả đường cong công suất của một tuabin gió thương mại có công suất định mức là 4000W. Tại tốc độ gió 4,5 m/s, tuabin chỉ tạo ra khoảng 230W công suất. Với tốc độ gió 6,5 m/s, công suất tăng lên khoảng 900W. Và với tốc độ gió 7,5 m/s, công suất tạo ra khoảng 1500W. Sự khác biệt lớn về sản lượng điện và năng lượng được thể hiện khi độ cao tăng lên so với mặt đất.
Các trang trại gió thương mại với tuabin gió lớn (cao hơn 80m) có khả năng tiếp cận vùng gió có tốc độ cao hơn. Đối với hệ thống tuabin gió dành cho gia đình và doanh nghiệp nhỏ, chiều cao có thể bị giới hạn bởi quy định địa phương và các yếu tố kinh tế. Tuy nhiên, để tối đa hóa công suất và năng lượng, quan trọng là cho tuabin gió đạt đến mức cao nhất mà quy định và/hoặc khả năng kinh tế cho phép.
Một yếu tố khác quan trọng khi xem xét tốc độ gió trung bình là tính ổn định của gió. Nếu gió ổn định, tốc độ gió trung bình là một chỉ số đáng tin cậy. Tuy nhiên, nếu địa điểm chủ yếu có gió yếu, nhưng tốc độ trung bình bị kéo lên bởi các cơn bão thường xuyên với tốc độ gió lớn hơn tốc độ tắt máy, thì sản lượng điện và năng lượng sẽ thấp hơn đáng kể.
Một tuabin gió tiêu tốn bao nhiêu năng lượng?
Sản lượng năng lượng từ tuabin gió phụ thuộc vào công suất định mức của tuabin, tốc độ gió và thời gian gió thổi. Để đánh giá hiệu quả kinh tế, chúng ta cần tính toán lượng năng lượng dự kiến từ tuabin.
Kỹ sư sử dụng hệ số công suất để tính toán lượng năng lượng từ tuabin gió. Hệ số công suất được biểu thị dưới dạng phần trăm và đại diện cho tỷ lệ lượng năng lượng thực tế mà tuabin sản xuất trong một năm so với lượng năng lượng tuabin hoạt động ở công suất định định trong một năm.
Ví dụ, hãy xem xét một tuabin có công suất 5 kW. Nếu tuabin hoạt động ở công suất 5 kW trong cả năm, lượng năng lượng sản xuất sẽ là 5 kW x 24 giờ x 365 ngày = 43.800 kWh. Tuy nhiên, thực tế tuabin không thể đạt được điều này. Giả sử tuabin thực sự sản xuất 20.000 kWh trong năm. Hệ số công suất sẽ là 20.000 / 43.800 = 45,7%.
Trên đất liền, hệ số công suất thường nằm trong khoảng 25-50%.
Để đánh giá khả năng vận hành kinh tế của tuabin gió, chúng ta cần ước tính hệ số công suất để có thể dự đoán lượng năng lượng đầu ra. Sử dụng tốc độ gió trung bình kết hợp với đường cong công suất là một phương pháp để thực hiện điều này. Ví dụ, dựa trên đường cong công suất trước đó, nếu tốc độ gió trung bình là 6 m/s, công suất đầu ra sẽ là 200 W, tương đương với 20% công suất định mức 1000 W. Do đó, hệ số công suất là 20%. Trong trường hợp này, tuabin sẽ sản xuất khoảng 20% x 1000 W x 24 giờ x 365 ngày = 1.752 kWh. Ước tính này trở nên chính xác hơn khi có nhiều gió liên tục hơn.
Các yếu tố địa điểm khu vực ảnh hưởng tuabin gió
Bản đồ gió trung bình là một chỉ số quan trọng để đánh giá tiềm năng của một vị trí tuabin gió. Tuy nhiên, yếu tố địa phương cũng có thể đóng vai trò quan trọng và cung cấp hướng dẫn cho việc đặt tuabin ở vị trí tốt nhất. Các yếu tố như cây cối và tòa nhà có thể gây xáo trộn luồng không khí, làm cho nó trở nên không đều và hỗn loạn hơn. Trong môi trường luồng không khí không đều, tuabin gió sẽ hoạt động kém hiệu quả hơn và do đó sẽ cung cấp ít năng lượng hơn.
Theo quy luật tổng quát, một cấu trúc sẽ tạo ra luồng không khí hỗn loạn trong khoảng gấp đôi chiều cao của nó. Vì vậy, tuabin gió ít nhất phải có độ cao bằng mức này ở phần thấp nhất của các cánh quạt. Vùng hỗn loạn cũng sẽ tiếp tục xuống dưới theo hướng xa cấu trúc với khoảng cách bằng khoảng hai mươi lần chiều dài của cấu trúc.
Cấu trúc địa phương cũng có thể được tận dụng để tạo lợi thế. Ví dụ, một ngọn đồi có độ dốc nhẹ sẽ không tạo ra luồng không khí hỗn loạn, nhưng nó có thể làm tăng tốc độ gió trung bình bằng cách nén luồng không khí trên đỉnh của đồi. Điều này có thể làm tăng hiệu suất của tuabin gió.
Lời kết
Mọi chi tiết xin liên hệ:
- CÔNG TY TNHH VIỆT NAM SOLAR
- MST: 0315209693
- Địa chỉ: 56A Hồ Bá Phấn, Khu phố 4, Phường Phước Long A, TP. Thủ Đức, TP.HCM
- Trung tâm bảo hành: 188 Đông Hưng Thuận 41, Phường Tân Hưng Thuận, Quận 12, TP.HCM
- Kho chứa hàng: Lô B14-15 Đường số 2, KCN Hải Sơn, Xã Đức Hòa Hạ, Huyện Đức Hòa, Tỉnh Long An
- Hotline: 0981.982.979 – 088.60.60.660
- Email: [email protected]
- Website: https://vietnamsolar.vn
Giấy Chứng Nhận ISO 9001:2015 Công Ty TNHH Việt Nam Solar
Xem Thêm Một Số Sản Phẩm Điện Năng Lượng Mặt Trời
Vui lòng đăng nhập để đánh giá!
