Những đột phá táo bạo trong công nghệ điện gió cho thấy năng lượng gió đang phát triển thành một nguồn năng lượng linh hoạt, thông minh và phi tập trung hơn. 5 công nghệ điện gió sau đây cho thấy tác động ấn tượng của chúng đến năng lượng tái tạo trong năm 2025.
1. Khinh khí cầu sản xuất điện công suất megawatt đầu tiên trên thế giới
Turbine gió S1500 do nhóm nghiên cứu ở Trung Quốc thiết kế, đã thực hiện thành công chuyến bay đầu tiên tại Hami, Tân Cương, đánh dấu cột mốc quan trọng trong lĩnh vực điện gió. Hệ thống có công suất 1 MW, do Công ty công nghệ năng lượng SAWES Bắc Kinh phát triển, công suất này tương đương một turbine gió truyền thống ở độ cao khoảng 100 mét.
S1500 có thiết kế dạng ống dẫn, chứa 12 bộ turbine-máy phát điện, truyền tải điện năng xuống mặt đất thông qua cáp dẫn. Tổng trọng lượng của toàn bộ hệ thống chỉ khoảng dưới 1 tấn. S1500 được phát triển dựa trên nguyên mẫu S500, S1000 trước đó đã chứng minh khả năng hoạt động tốt ở độ cao lớn.
S1500 bay trên bầu trời như khinh khí cầu khổng lồ, đây là máy phát điện trên không đạt công suất megawatt đầu tiên trên thế giới. Khác với turbine thông thường, nó không cần trụ tháp hay móng sâu, giúp giảm 40% vật liệu sử dụng. Nó được kỳ vọng là giải pháp sản xuất và cung cấp điện ở các vùng xa xôi, như sa mạc, đảo, khu khai thác mỏ
2. Turbine gió nhỏ gọn trọng lượng giảm 35%, công suất cao hơn 83%
Các nhà nghiên cứu ở Đức phát triển một turbine gió nhỏ gọn, có thể tạo ra điện ngay cả trong điều kiện gió yếu, mở ra triển vọng cho năng lượng gió phi tập trung. Nếu như turbine gió nhỏ thông thường cần tốc độ gió khoảng 4 mét/giây để bắt đầu quay thì rotor nhỏ này có thể quay chỉ với tốc độ gió 2,7 mét/giây.
Cánh quạt làm bằng vật liệu sợi tổng hợp, các bộ phận được chế tạo rỗng bên trong, giúp giảm tổng trọng lượng tới 35% so với thiết kế tiêu chuẩn. Turbine có thể hoạt động hiệu quả ở các khu vực mà bấy lâu nay gió được coi là quá yếu, không phù hợp cho năng lượng gió, đồng thời tự động giảm tốc độ quay để ngăn ngừa quá tải.
Bằng cách kết hợp khí động học tiên tiến với kỹ thuật sợi tổng hợp, thử nghiệm trong đường hầm gió cho thấy, turbine có thể đạt tới 450 vòng/phút, tạo ra công suất 2.500 watt ở tốc độ gió 10 mét/giây. Con số này cao hơn khoảng 83% so với các hệ thống tương đương trên thị trường. Hiệu suất của turbine cũng đạt 53%, gần đạt mức lý thuyết tối đa là 59%.
3. Turbine gió nổi ngoài khơi lớn nhất thế giới
Trung Quốc đã hoàn thành lắp đặt turbine gió nổi khổng lồ, với các cánh quạt quét rộng trên diện tích tương đương 7 sân bóng đá. Turbine này có rotor đường kính khoảng 250 mét. Turbine có công suất 16 MW, khi đi vào hoạt động hoàn toàn, dự kiến sản xuất khoảng 44,7 triệu kWh điện mỗi năm.
Tất cả bộ phận chính, như cáp neo, hộp số, hệ thống điều khiển cân bằng, đều được thiết kế và sản xuất tại Trung Quốc. Turbine được lắp đặt trên một bệ bán chìm, có trang bị hệ thống dằn động tiên tiến nhất của Trung Quốc. Bệ này tự động điều chỉnh cân bằng khi điều kiện gió và sóng thay đổi, giúp giảm độ nghiêng, tăng tính an toàn và nâng cao hiệu quả.
Turbine nổi này hoàn thành tại Beihai, ở Quảng Tây, Trung Quốc. Bước tiếp theo, turbine sẽ kéo đến vùng biển sâu hơn 50 mét để thử nghiệm, cân bằng, trước khi kết nối lưới điện, đưa vào vận hành thương mại.
4. Turbine gió có cánh quạt tự điều chỉnh giúp tăng sản lượng điện lên 60%
Công ty khởi nghiệp GEVI Wind của Ý đã huy động được 3,1 triệu đô la vốn đầu tư ban đầu để đẩy nhanh sản xuất turbine gió nhỏ gọn, vận hành bằng trí tuệ nhân tạo (AI), có khả năng tối ưu luồng gió để tăng sản lượng điện. Khoản đầu tư này sẽ giúp công ty đưa công nghệ từ nguyên mẫu sang sản xuất quy mô công nghiệp.
Turbine của GEVI sử dụng hệ thống điều khiển bằng AI, tự điều chỉnh góc cánh quạt sau mỗi vài mili giây dựa trên dữ liệu thực tế như hướng gió, tốc độ, nhiễu động, tương tác khí động học giữa các cánh quạt. Hệ thống này giúp sản lượng điện hằng năm cao hơn 60% so với turbine trục đứng thông thường và giảm tới 80% ứng suất cơ học trong gió mạnh.
Turbine cao khoảng 3 mét, đường kính rotor 5,4 mét, có thể hoạt động ở tốc độ gió 2,5 mét/giây, công suất từ 3 - 5 kW. Turbine hoạt động êm ái với độ ồn dưới 38 decibel ở khoảng cách 10 mét. Thiết bị này dễ lắp đặt trên mái nhà mà không cần cần cẩu, ít cần bảo trì, rất lý tưởng cho các hệ thống năng lượng ở khu dân cư và phi tập trung.
5. Turbine gió công suất lớn nhất thế giới
Công ty điện lực Dongfang của Trung Quốc lắp đặt thành công nguyên mẫu turbine gió ngoài khơi công suất 26 MW, tại cơ sở thử nghiệm, qua đó giữ kỷ lục turbine gió công suất lớn nhất thế giới. Turbine này lớn nhất thế giới cả về công suất và kích thước, đường kính cánh quạt đến 310 mét, cánh quạt dài 153 mét. Tâm trục của turbine cao 185 mét so với mực nước biển.
Được thiết kế cho các khu vực ngoài khơi có tốc độ gió từ 8 mét/giây trở lên, turbine này có khả năng sản xuất 100 GWh điện mỗi năm với tốc độ gió trung bình 10 mét/giây. Sản lượng này đủ để cung cấp điện cho 55.000 hộ gia đình, cắt giảm 30.000 tấn than tiêu thụ và giảm 80.000 tấn khí thải carbon dioxide.
Theo Dongfang, turbine được thiết kế để chịu được ngay cả siêu bão cấp 17, sức gió lên tới 200 km/giờ. Mặc dù nguyên mẫu vẫn phải trải qua thử nghiệm độ bền chịu mỏi trước khi được chứng nhận đầy đủ, nhưng turbine 26 MW là biểu tượng mạnh mẽ, cho thấy bước tiến vượt bậc của Trung Quốc trong kỹ thuật turbine điện gió.
