Động cơ gió

Động cơ gió là thiết bị dùng để chuyển đổi năng lượng của gió thành năng lượng cơ học. Thiết bị này có thể được sử dụng trực tiếp như cối xay bằng sức gió hoặc chuyển đổi trực tiếp thành điện năng như máy phát điện bằng sức gió.

Máy phát điện bằng sức gió bao gồm một số thành phần chính như motor điện một chiều sử dụng nam châm vĩnh cửu và cánh quạt thu gió. Ngoài ra còn có các bộ phận khác như đuôi lái gió, trục và cột để lắp đặt máy phát, bộ chuyển đổi dòng điện để phù hợp với pin ắc quy và cuối cùng là bộ biến tần để chuyển đổi điện từ pin ắc quy thành điện xoay chiều thông thường.

Máy phát điện turbine gió thường sử dụng motor xoay chiều có nhiều cặp cực với cấu trúc đơn giản phù hợp với tốc độ thấp của turbine gió.

Các máy phát điện sử dụng năng lượng gió thường được xây dựng gần nhau và sản lượng điện được hòa lưới sau đó được điều chỉnh để phù hợp với nhu cầu điện năng. Việc sử dụng pin ắc quy để lưu trữ điện chỉ áp dụng cho các máy phát điện đơn lẻ cung cấp cho các hộ gia đình. Tuy nhiên, việc lưu trữ và chuyển đổi điện từ ắc quy thường có hiệu suất thấp hơn và chi phí cao cho hệ thống lưu điện, nhưng ổn định sản lượng điện ra.

Ngoài ra, còn có phương pháp lưu trữ năng lượng gió khác, sử dụng cánh quạt gió trực tiếp để truyền động vào máy nén khí. Năng lượng gió sẽ được tích trữ trong một hệ thống các bình khí nén. Khí nén trong các bình này sẽ được sử dụng để quay động cơ vận hành máy phát điện. Quá trình nạp và xả khí được thực hiện luân phiên giữa các bình, trong khi một bình đang xả thì các bình khác đang được nạp bởi cánh quạt gió. Điện năng từ đó sẽ được cung cấp ổn định liên tục.

Hiện nay có hai loại turbine phổ biến, đó là turbine trục ngang và turbine trục đứng. Turbine trục ngang là loại truyền thống như đã mô tả, còn turbine trục đứng là công nghệ mới, luôn hoạt động ổn định với mọi hướng gió.

Lịch sử của cối xay gió

Cối xay gió đã được sử dụng ở Ba Tư (nay là Iran) vào đầu năm 200 TCN. Bánh xe gió của Heron tại Alexandria là một trong những ví dụ đầu tiên về máy chạy bằng sức gió trong lịch sử. Tuy nhiên, cối xay gió đầu tiên được biết đến thực tế được xây dựng ở Sistan, vùng đất nằm giữa Afghanistan và Iran, từ thế kỷ thứ 7. Các cánh cối xay gió thường có hình dạng hình chữ nhật và được gắn trên trục dọc.

Những tài liệu đầu tiên về hệ thống phát điện bằng sức gió được ghi nhận vào năm 1887 bởi James Blyth, một người Scotland, khi ông xây dựng một turbine thẳng đứng cao 10 mét và có 4 cánh quạt để sản xuất năng lượng chiếu sáng cho ngôi nhà trong chuyến nghỉ mát của mình.

Dane Poul La Cour nổi tiếng vào cuối thế kỷ nhờ vào nghiên cứu có hệ thống về khí động học trong cánh quạt gió - một khái niệm quan trọng về tốc độ cánh quạt cần thiết để tối ưu hóa khai thác năng lượng gió trên toàn bộ diện tích cánh quạt.

Vào năm 1920, Albert Bates đã đưa ra những nguyên lý vật lý vẫn được áp dụng ngày nay để tận dụng hiệu quả của năng lượng gió: giảm tốc độ dòng chảy để đạt được chỉ một phần ba tốc độ gió trên toàn diện tích cánh quạt, thực hiện thông qua việc giảm sâu của cánh quạt.

Các cải tiến trong lĩnh vực thăng bằng hàng không trong những năm 50 và 60 cho phép turbine gió với một cánh quạt duy nhất chạy với tốc độ vượt trội hơn 50 lần mà vẫn duy trì sự ổn định. Các turbine với hơn hai cánh quạt được coi là không hiệu quả.

Theo kế hoạch của Đức, dự án GROWIAN với hai cánh quạt là một dự án lớn được phát triển để áp dụng các khái niệm từ Đan Mạch về các hệ thống mạnh mẽ trong năng lượng gió. Nó đã xuất khẩu một số lượng lớn turbine không đồng bộ đến Hoa Kỳ, với một hoặc hai tốc độ cố định và ba cánh quạt cứng. Đan Mạch hiện là quốc gia dẫn đầu về tỷ trọng năng lượng gió trong tổng sản lượng điện năng.

Liên kết ngoài

Viện nghiên cứu

Các tổ chức nghiên cứu về năng lượng gió bao gồm DEWI GmbH – Viện Năng lượng Gió Đức, Viện Fraunhofer về Năng lượng Gió và Công nghệ Hệ thống Năng lượng, và Stiftungslehrstuhl Windenergie der Universität Stuttgart.

Thông tin kỹ thuật

Các nguồn thông tin chuyên sâu về năng lượng gió bao gồm đánh giá về các loại máy phát điện gió từ nhỏ đến đa megawatt, cùng với các phần mềm mô phỏng và bản đồ gió Áo.

Windatlanten và tiềm năng gió

Các bản đồ Windatlas của thế giới được duy trì bởi Phân ban Năng lượng Gió Lưu trữ 2011-08-15 tại Wayback Machine tại Risø DTU.

Bên liên quan

Các tổ chức liên quan đến năng lượng gió bao gồm Bundesverband WindEnergie (Đức), Fördergesellschaft Windenergie (Đức), Bundesverband Kleinwindanlagen (Đức), IG Windkraft (đại diện cho các nhà sản xuất, khai thác và tài trợ năng lượng gió tại Áo), EWEA: Liên minh Năng lượng gió Châu Âu, và các nền tảng với các liên kết tới các sáng kiến chống lại các máy phát điện gió.

Năng lượng gió ngoài khơi

• Portail d'information de la dena sur l'énergie éolienne offshore Archivage 2002-07-26 sur Wayback Machine
• Katharina Schöbi: Énergie éolienne avec houle. Dans: wissenschaft.de. 20 septembre 2006 (les parcs éoliens flottants en haute mer devraient à l'avenir produire de l'électricité)

Les images de turbines éoliennes

• Site internet avec compilation de vidéos et d'images sur les éoliennes et l'énergie éolienne
• Site internet pour la conception et le calcul (carte de caractéristiques) des éoliennes