Xem mẫu
- CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION SEVEN
PHƯƠNG PHÁP TUA BIN GIÓ KHÔNG KHÍ Ở ĐỘ CAO LỚN
Phạm Hải Minh(1), Nguyễn Vũ Nhật Nam(1), Tào Thị Quỳnh Anh(2),
TS. Nguyễn Đức Tuyên
(1) Sinh viên khoa Hệ Thống Điện Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
(2) Sinh viên Viện Kinh tế và quản lí Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Tác giả liên hệ: quynhanhtaothi@gmail.com
Ý TƯỞNG
Ở nước ta những năm gần đây đã có những bước tiến mạnh mẽ về phát triển năng
lượng điện gió, tiềm năng với hơn 39% tổng diện tích Việt Nam được ước tính là có
tốc độ gió trung bình hàng năm lớn hơn 6m/s, ở độ cao 65m, tương đương với tổng
công suất 512 GW. Và hơn 8% diện tích Việt Nam có tiềm năng gió rất tốt (tốc độ gió
ở độ cao 65m là 7-8 m/giây), có thể tạo ra hơn 110 GW. Qua đây, tôi muốn đề xuất dự
án Tuabin gió không khí ở độ cao lớn hay còn gọi là Airborne Wind Energy System
(AWES) nhằm khai thác tối đa và phát triển tiềm năng của điện gió tốt hơn. [1]
Hệ thống năng lượng gió trên không (Airborne Wind Energy System-AWES), là một
loại chuyển đổi năng lượng gió mới được hình thành để sản xuất điện. Hệ thống mới
này sử dụng cánh hoặc máy bay có dây buộc bay để tiếp cận gió thổi ở các tầng khí
quyển mà các tuabin gió truyền thống không thể tiếp cận được.
Từ khóa: AWE; AWES, Hệ thống năng lượng gió trên không, Tuabin gió không khí ở độ cao lớn.
1. GIỚI THIỆU
Ở nước ta những năm gần đây đã có những gió không khí ở độ cao lớn hay còn gọi là
bước tiến mạnh mẽ về phát triển năng Airborne Wind Energy System (AWES) nhằm
lượng điện gió, tiềm năng với hơn 39% tổng khai thác tối đa và phát triển tiềm năng của
diện tích Việt Nam được ước tính là có tốc điện gió tốt hơn. [1]
độ gió trung bình hàng năm lớn hơn 6m/s,
ở độ cao 65m, tương đương với tổng công 2.PHƯƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG
suất 512 GW. Và hơn 8% diện tích Việt Nam 2.1 PHÂN LOẠI
có tiềm năng gió rất tốt (tốc độ gió ở độ cao • Tuabin gió trên không (Airborne Wind
65m là 7-8 m/giây), có thể tạo ra hơn 110 Energy System) bao gồm hai loại thiết
GW. Qua đây, tôi muốn đề xuất dự án Tuabin bị năng lượng[2]:
140 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
- CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION SEVEN
• Trạm mặt đất (Ground Gen-AWES): • Trạm mặt đất cố định được cho là một
phù hợp ở độ cao từ 300-10000m và phương án dễ dàng tiếp cận và khả
tối ưu là từ 300-1000m thi hơn so với trạm di chuyển. Nó có
2 chu trình tạo ra năng lượng là chu
• Trạm di chuyển (Fly Gen -AWES):phù
trình sản xuất (Generation phase) và
hợp ở độ cao từ 300-10000m và tối
chu trình phục hồi (Recovery phase).
ưu là từ 300-1000m
• Trạm mặt đất di chuyển có hệ thống
2.2 PHÂN TÍCH CHUNG
phức tạp hơn nhằm mục đích cung
Trong các hệ thống Trạm mặt đất năng
cấp một dòng điện luôn luôn tích cực
lượng điện được sản xuất trên mặt đất
mà làm có thể đơn giản hóa kết nối
bằng công việc cơ học được thực hiện bởi
của họ với lưới điện.
lực kéo, truyền từ máy bay đến hệ thống
mặt đất thông qua một hoặc nhiều sợi dây Các hệ thống Trạm di chuyển này sử dụng
thừng, tạo ra chuyển động của máy phát tuabin gió trên máy bay để tạo ra điện.
điện. Các hệ thống Trạm mặt đất có thể Những chiếc máy bay này có thể có nhiều
được phân loại thành các trạm mặt đất cố hình thức, chẳng hạn như máy bay có cánh,
định và di chuyển. máy bay 4 cánh quạt, hoặc thậm chí bóng
Hình 3. Các hệ thống Fly-Gen
Hình 1. Ground -Gen mặt đất cố định
bay. Trong khi các hệ thống Trạm di chuyển
có cánh duy trì trên không bằng cách sử
dụng lực nâng được tạo ra từ cánh của
Hình 2. Trạm mặt đất di chuyển chúng tương tự như hầu hết các hệ thống
DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 141
- CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION SEVEN
Trạm mặt đất, các hệ thống máy bay 4 cánh năng lượng điện, tận dụng tối đa
quạt [3] phụ thuộc vào lực đẩy từ cánh quạt năng lượng của gió đem lại
và các hệ thống Trạm di chuyển sử dụng - Có thể đáp ưng nhu cầu năng lượng
nổi nhẹ hơn không khí. Không có vấn đề của nước ta cũng như trên thế giới
phương pháp ở trên cao, hệ thống Trạm di không làm ảnh hưởng đến môi trường
chuyển sử dụng tuabin để tạo ra điện trên • Thách thức:
máy bay và truyền tảỉ xuống đất thông qua - Thử thách cất cánh, hạ cánh là một
một sợi dây thừng đặc biệt mang cáp điện. vấn đề khó khăn về tự động hóa phải
Trạm di chuyển sản xuất điện liên tục trong đòi hỏi để nghiên cứu.
khi hoạt động ngoại trừ trong quá trình cất - Cáp rất dài cần đảm bảo độ ổn định,
cánh và hạ cánh. an toàn là một khó khăn lớn
- Sự khó khăn của thời tiết làm ảnh
hưởng đến chu trình bay của thiết bị
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN • Ứng dụng thực nghiệm:
• Kết Quả: - Vào tháng 12 năm 2016, Makani lần
Năng lương gió ở độ lớn cao là 1 tài đầu tiên vận hành một nguyên mẫu
nguyên rất hứa hẹn cho việc sản xuất 600 kW với sải cánh 28 mét. Kể từ
bên vững năng lượng điện với lượng tháng 8 năm 2018, Makani đã vận
năng lượng của gió thổi từ 300 đến hành một địa điểm thử nghiệm diều
1000m so với mặt đất sẽ có thể trích năng lượng trên Hawaii. [6]
xuất hơn 1800TW lớn hơn khoảng 100 - Ở các nước EU, các nước đã phát triển
lần so với nhu cầu năng lượng hiện nay thành công hệ thống Skypull 1 MW
trong khi năng lượng gió chỉ cung cấp gấp đôi tuabin gió công suất định mức
bề mặt 400TW [4]. tương tự, được lắp đặt ở cùng một vị trí.
Gió trong khí quyển có xu hướng nhanh Máy bay không người lái có kích thước
hơn và nhất quán hơn gió bề mặt, điều nhỏ hơn 7 lần so với cánh quạt tuabin
này đặt ra một cơ hội thú vị để thu hoạch gió truyền thống và hoạt động ở độ
năng lượng với tốc độ cao hơn với gió cao 200-600 mét, giảm 90% tác động
trong khí quyển so với gió bề mặt.[5]
thị giác. Chi phí năng lượng được quy
• Cơ hội: đổi (LCoE) cho hệ thống Skypull 1MW
- Không chiếm nhiều diện tích đất sẽ thấp hơn 30% so với các tuabin gió
- Giá thành rẻ hơn so với việc lắp đặt truyền thống ở các vị trí có gió thấp
những cột tuabin gió thông thường - Tiềm năng của Tua bin gió trên không
- Là một nguồn tài nguyên vô hạn rất đối với Việt Nam: Nước ta thuộc khu
hứa hẹn cho việc sản xuất bền vững vực nhiệt đới gió mùa ẩm. Không
142 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
- CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION SEVEN
những thế, chúng ta có vùng biển [4] K. Marvel, B. Kravitz, and K. Caldeira, “Geophysical
rộng lớn => có thể phát triển loại Limits to Global Wind Power,” Nat. Clim. Change 3,
118 (2013).
hình này trên lãnh thổ nước ta trên
[5] C. Archer and K. Caldeira, “Global Assessment of
vùng núi và ngoài biển mà không High-Altitude Wind Power,” Energies 2, 307 (2009).
ảnh hưởng đên thương mại hay kinh https://en.wikipedia.org/wiki/Makani_ [6] https://
en.wikipedia.org/wiki/Makani_
tế chính trị.
[6] https://en.wikipedia.org/wiki/Makani_(compa-
ny)?fbclid=IwAR2P3B41dvvKcTgz6g5keyNomN-
4. KẾT LUẬN T9ErIxh7pDtErXFnORrJNJFbJ2P7cxM7o
Các thiết bị năng lượng gió trong không khí [7] https://solarimpulse.com/efficient-solutions/
skypull-airborne-wind-energy?fbclid=IwAR2k-
ở độ cao lớn đặt ra cho chúng ta rất nhiều
TVAaTRl0JlLPERLh3jY61QbUq1AvSD-OdO-
cơ hội vì nước ta có đường bờ biển trải dài 71PhR2cFn0FPmoNDF6m9M
từ Bắc vào Nam, khí quyển thuận lợi, môi
trường nhiệt đới gió mùa ẩm, hoàn lưu TÁC GIẢ Ý TƯỞNG
gió tích cực có thể đáp ưng nhu cầu năng Phạm Hải Minh 20181223 Là sinh viên
lượng của nước ta cũng như trên thế giới KTĐ, K63 Viện Điện, Trường Đại học Bách
khoa Hà Nội. Hướng nghiên cứu hiện tại là
không làm ảnh hưởng đến môi trường . điện gió.
Mail: Minh.ph181223@sis.hust.edu.vn
Tuy nhiên bên cạnh đó cũng xuất hiện
Nguyễn Vũ Nhật Nam 2018 Là sinh viên
những thách thức khó khăn về công
KTĐ, K63 Viện Điện, Trường Đại học Bách
nghệ, kĩ thuật. Để thương mại hóa, hiện
khoa Hà Nội. Hướng nghiên cứu hiện tại là
thực hóa vấn đề này, chúng ta cần có
điện gió.
nhiều dự án nghiên cứu được Chính Phủ
Mail: Nam.nvn181231@sis.hust.edu.vn
đầu tư một cách nghiên túc vì nó có thể
Tào Thị Quỳnh Anh 20181941 Là sinh viên
là nguồn năng lượng chính thay thế cho
Kinh Tế Công Nghiệp K63, Viện Kinh Tế và
nguồn năng lượng hóa thạch hiện giờ.
Quản Lí Hướng nghiên cứu hiện tại là điện
gió. Mail: Anh.ttq181941@sis.hust.edu.vn
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1]. http://nangluongvietnam.vn/news/vn/nhan-
dinh-phan-bien-kien-nghi/tong-quan-tiem-nang- GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
va-trien-vong-phat-trien-nang-luong-tai-tao-viet- Ts. Nguyễn Đức Tuyên: Tốt nghiệp Trường
nam.html
Đại học Bách khoa Hà Nội (2006), thạc sĩ
[2] Airborne wind energy: basic concepts and
physical foundations. U. Ahrens, M. Diehl, R. (2009) và tiến sĩ (2012) từ Viện công nghệ
Schmehl (Eds.), Airborne wind energy, Springer, Shibaura. Thầy hiện đang là giảng viên
Berlin (2013), pp. 3-22 [Chapter 1] tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội với
[3] A. Cherubini et al., “Airborne Wind Energy
chuyên ngành nghiên cứu là năng lượng
Systems: A Review of the Technologies,” Renew.
Sustain. Energy Rev. 51, 1461 (2015). tái tạo
DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 143
nguon tai.lieu . vn
