Năng lượng gió được mô tả như một quá trình, nó được sử dụng để phát ra năng lượng cơ hoặc điện. Tua-bin gió sẽ chuyển đổi từ động lực của gió thành năng lượng cơ. Năng lượng cơ này có thể sử dụng cho những công việc cụ thể như là bơm nước, hoặc các máy nghiền lương thực, hoặc cho một máy phát có thể chuyển đổi từ năng lượng cơ thành năng lượng điện.
Cấu tạo tua-bin gió
– Anemometer: Bộ đo lường tốc độ gió và truyền dữ liệu tốc độ gió tới bộ điểu khiển.
– Cánh quạt (Blades): Gió thổi qua các cánh quạt và là nguyên nhân làm cho các cánh quạt chuyển động và quay.
– Bộ hãm (Brakes): Dùng để dừng rotor trong tình trạng khẩn cấp bằng điện, bằng sức nước hoặc bằng động cơ.
– Bộ điều khiển (Controller): Bộ điều khiển sẽ khởi động động cơ ở tốc độ gió khoảng 8 đến 14 dặm/giờ tương ứng với 12 km/h đến 22 km/h và tắc động cơ khoảng 65 dặm/giờ tương đương với 104 km/h bởi vì các máy phát này có thể phát nóng.
– Hộp số (Gear box): Bánh răng được nối với trục có tốc độ thấp với trục có tốc độ cao và tăng tốc độ quay từ 30 đến 60 vòng/ phút lên 1200 đến 1500 vòng/ phút, tốc độ quay là yêu cầu của hầu hết các máy phát điện sản xuất ra điện. Bộ bánh răng này rất đắt tiền, nó là một phần của bộ động cơ và tuabin gió.
– Máy phát (Generator): Phát ra điện.
– Trục truyền động của máy phát ở tốc độ cao (High-speed shaft)
– Trục quay tốc độ thấp (Low-speed shaft)
– Vỏ (Nacelle): Bao gồm rotor và vỏ bọc ngoài, toàn bộ được dặt trên đỉnh trụ và bao gồm các phần: hộp số, trục truyền động tốc độ cao và thấp, máy phát, bộ điều khiển và bộ hãm. Vỏ bọc ngoài dùng bảo vệ các thành phần bên trong vỏ. Một số vỏ phải đủ rộng để một kỹ thuật viên có thể đứng bên trong trong khi làm việc.
– Bước răng (Pitch):Cánh được xoay hoặc làm nghiêng một ít để giữ cho rotor quay trong gió không quá cao hay quá thấp để tạo ra điện.
– Rotor: Bao gồm các cánh quạt và trục.
– Trụ đỡ Nacelle (Tower): Được làm bằng thép hình trụ hoặc thanh dằn bằng thép. Bởi vì tốc độ gió tăng lên nếu trụ càng cao, trụ đỡ cao hơn để thu được năng lượng gió nhiều hơn và phát ra điện nhiều hơn.
– Wind vane: Để xử lý hướng gió và liên lạc với “yaw drive” để định hướng tua-bin gió.
– Yaw drive: Dùng để giữ cho rotor luôn luôn hướng về hướng gió chính khi có sự thay đổi hướng gió.
– Yaw motor: Động cơ cung cấp cho “yaw drive” định được hướng gió.
Các kiểu tua-bin gió hiện nay
Các tua-bin gió hiện nay được chia thành hai loại: – Một loại theo trục đứng giống như máy bay trực thăng. – Một loại theo trục ngang.
Các loại tua-bin gió trục ngang là loại phổ biến có 2 hay 3 cánh quạt. Tua-bin gió 3 cánh quạt hoạt động theo chiều gió với bề mặt cánh quạt hướng về chiều gió đang thổi. Ngày nay, tua-bin gió 3 cánh quạt được sử dụng rộng rãi.
Công suất các lại tua-bin gió
Dãy công suất tua-bin gió thuận lợi từ 50 kW tới công suất lớn hơn cỡ vài MW. Để có dãy công suất tua-bin gió lớn hơn thì tập hợp thành một nhóm nhưng tua-bin với nhau trong một trại gió và nó sẽ cung cấp năng lượng lớn hơn cho lưới điện.
Các tua-bin gió loại nhỏ có công suất dưới 50 kW được sử dụng cho gia đình. Viễn thông hoặc bơm nước đôi khi cũng dùng để nối với máy phát điện diesel, pin và hệ thống quang điện. Các hệ thống này được gọi là hệ thống lai gió và điển hình là sử dụng cho các vùng sâu vùng xa, những địa phương chưa có lưới điện, những nơi mà mạng điện không thể nối tới các khu vực này.
Nguyên lý hoạt động
Các tua-bin gió tạo ra điện như thế nào? Một cách đơn giản là một tua-bin gió làm việc trái ngược với một máy quạt điện, thay vì sử dụng điện để tạo ra gió như quạt điện thì ngược lại nó lại sử dụng gió để tạo ra điện.
Các tua-bin gió hoạt động theo một nguyên lý rất đơn giản. Năng lượng của gió làm cho 2 hoặc 3 cánh quạt quay quanh một rotor. Mà rotor được nối với trục chính và trục chính sẽ truyền động làm quay trục quay máy phát để tạo ra điện.
Các tua-bin gió được đặt trên trụ cao để thu hầu hết năng lượng gió. Ở tốc độ 30m trên mặt đất thì các tua-bin gió thuận lợi: Tốc độ nhanh hơn và ít bị các luồng gió bất thường.
Các tua-bin gió có thể sử dụng cung cấp điện cho nhà cửa hoặc xây dựng, chúng có thể nối tới một mạng điện để phân phối mạng điện ra rộng hơn.
Nhìn từ phía ngoài vào một xưởng năng lượng gió thấy được một nhóm các tua-bin làm việc và tạo ra điện nhờ các đường dây tiện ích như thế nào? Điện được truyền qua dây dẫn phân phối từ các nhà, các cơ sở kinh doanh, các trường học …
(Nguồn: Năng lượng Việt Nam)
