Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tua bin gió

Ô nhiễm môi trường đang trở thành một vấn đề ngày càng nghiêm trọng. Một trong những biện pháp tốt nhất để giảm lượng khí thải ra môi trường, bằng cách hạ mức cảnh báo ô nhiễm xuống mức thấp, là sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo. Đặc biệt, việc sử dụng năng lượng gió đang được các quốc gia ưa chuộng. Năng lượng gió là quá trình gió sử dụng chuyển động của nó để tạo ra cơ năng, thông qua thiết bị Tua bin gió để chuyển đổi động năng thành cơ năng rồi chuyển hóa thành điện năng. Tua bin gió là gì? Tua bin gió được xây dựng như thế nào và chúng hoạt động như thế nào? Tìm hiểu qua bài viết sau:

Tuabin gió là gì?

Tuabin gió - còn được gọi là wind turbine, có hình dáng và chức năng giống như một chiếc cối xay gió. Chức năng tuyệt vời của tuabin gió là dựa vào tốc độ quay của các cánh quạt từ 13-20 vòng/phút để chuyển động năng của gió thành cơ năng rồi tiếp tục chuyển hóa thành điện năng. Nhờ đó, sản phẩm này được ví như một tua-bin gió hoạt động hiệu quả. Tua-bin gió ghi điểm tuyệt đối trong nền công nghiệp phát triển hiện nay nhờ khả năng tạo ra nguồn năng lượng (điện) bền vững và cực kỳ thân thiện với môi trường.

Tham khảo: Tua bin hơi nước là gì? Ứng dụng của tuabin hơi nước là gì?

Cấu tạo của Tuabin gió

Tua bin gió thuộc loại thiết bị cơ khí có cấu tạo không quá phức tạp, bao gồm:

cau-tao-cua-tuabin-gio

● Pitch: Hỗ trợ bảo vệ cánh quạt và cánh quạt trong điều kiện gió mạnh. Ngoài ra, cao độ còn giúp tạo ra nguồn điện ổn định, đạt hiệu suất cao nhất (không quá cao hoặc quá thấp) khi quay trong gió.

● Hub: Là tâm của cánh quạt, có vật liệu chính là gang/thép, làm “công việc” chuyển hướng năng lượng từ cánh quạt sang máy phát điện.

Trong trường hợp tuabin gió có hộp số, moayơ sẽ được nối trực tiếp với trục của hộp số quay chậm để chuyển đổi năng lượng gió thành năng lượng lực quay để phát điện.
Trong trường hợp tua-bin gió truyền động trực tiếp, bộ tập trung ngay lập tức truyền năng lượng cho máy phát vòng lặp.

● Rôto: Rôto là thiết bị gắn với cánh quạt giúp tạo ra điện năng. Chúng sẽ hoạt động dựa trên nguyên lý lực nâng: khi luồng không khí đi qua các cánh quạt, không khí sẽ tạo ra áp suất cao. Đồng thời, phần trên của cánh quạt cũng sẽ tạo ra một lực kép để làm quay cánh quạt.

● Cánh quạt: Thuộc bộ phận cánh quạt của tuabin gió, liên kết với trục của tuabin để quay hoặc chuyển động để tạo ra năng lượng.

● Phanh: Phanh (bộ hãm), dùng để dừng rô-to trong trường hợp khẩn cấp.

● Hộp giảm tốc: Bộ phận kết nối rôto quay với máy phát điện để tạo ra năng lượng điện.

● Yaw Drive: Giúp định hình cánh quạt luôn hướng về hướng của nguồn gió chính.

● Động cơ lệch hướng: Động cơ giúp thiết bị truyền động lệch hướng định hình chính xác hướng gió.

● Tower: Trụ xà cừ, vật liệu chính là thép. Cột điện càng cao thì càng nhận được nhiều năng lượng gió, tạo ra dòng điện lớn hơn.

● Low Speed Shaft: Đây là trục dẫn động tốc độ thấp của máy phát điện.

● Trục tốc độ cao: Đây là trục truyền động tốc độ cao của máy phát điện.

● Bộ điều khiển: Bộ phận điều khiển chính của tuabin gió.

● Máy đo gió: Bộ phận đo tốc độ gió. Thực hiện nhiệm vụ truyền tốc độ gió về bộ điều khiển (controller).

● Cánh gạt: Hỗ trợ xử lý hướng gió và kết hợp với truyền động lệch hướng để tạo hình tua-bin gió.

● Máy phát điện: Giúp tạo ra dòng điện sau khi tua-bin gió phát điện.

● Vỏ bọc: Giống như vỏ của tuabin gió, vỏ này bảo vệ cẩn thận các thiết bị bên trong.

Tham khảo: Nhà phân phối dầu Tuabin lớn nhất Miền Nam

Bảng giá dầu Tuabin của các hãng mới nhất năm 2023

Nguyên lý hoạt động của tuabin gió:

Nguyên lý làm việc của tuabin gió Tua bin gió sẽ hoạt động, chuyển đổi năng lượng gió thành năng lượng cơ học và thải ra điện. Thường được đặt trên cột cách mặt đất 30m để thu phần lớn năng lượng gió và giúp tăng tốc quay nhanh hơn và ít nhạy cảm hơn với gió bất thường.
Khi có gió, chuyển động sinh ra một lực đẩy làm cho cánh quạt quay quanh một cánh quạt mà cánh quạt nối với trục chính. Lúc này trục chính sẽ dẫn động và quay trục máy phát tạo ra điện
Từ đây các bộ phận chuyển động khác của động cơ máy phát điện sẽ quay khi được nối với trục của tuabin. Đây là cơ chế tạo ra năng lượng tái tạo.

Tham khảo: Tuabin là gì? Phân biệt tuabin gió, nước và điện gió

Ưu điểm và hạn chế

Ưu điểm của tuabin gió:

Có khả năng phát triển quy mô hệ thống gió với nhiều mục đích sử dụng, địa hình (đồi núi, biển đảo, nhà ở,...) và các điều kiện môi trường khác nhau.

Việc tạo ra các nguồn năng lượng tái tạo tạo ra lợi nhuận cao.

Mang lại tiềm năng cho giá trị kinh tế bền vững.

Hỗ trợ khả năng giảm tải cho lưới điện quốc gia, giúp đáp ứng hiệu quả nhu cầu sử dụng điện của người dân.

Bảo vệ môi trường (giảm khí thải nhà kính, không nhiễu xạ điện từ,...).

Nhược điểm của tuabin gió:

Vì không thể liên tục tạo ra điện năng như mặt trời nên năng lượng gió không thích hợp để lưu trữ điện năng thông qua pin.

Chi phí lắp đặt và bảo trì khá cao.

Tua bin gió nên được đặt cách xa khu dân cư, vì chuyển động quay của cánh quạt sẽ tạo ra tiếng ồn.

Quá trình vận chuyển các bộ phận để lắp đặt hoàn chỉnh tuabin gió khá cồng kềnh.

Các loại tuabin gió

Kích thước của tuabin gió được thiết kế rất khác nhau. Chiều dài của cánh quạt là một yếu tố quyết định lượng điện mà một tuabin gió có thể sản xuất. Tua bin gió nhỏ có thể cung cấp năng lượng cho một ngôi nhà với công suất phát điện là 10 kilowatt (KW). Các tuabin gió lớn nhất đang hoạt động có công suất phát điện lên tới 10 megawatt. Các tuabin lớn thường được nhóm lại với nhau để tạo ra các nhà máy điện gió, hoặc các trang trại gió, đưa vào lưới điện.

cac-loai-mo-hinh-dien-gio