Các tuabin gió ngày càng lớn hơn, và những cánh quạt cũng vậy. Trên thực tiễn, những cánh ngày càng lớn đến mức chúng lớn nhất dài hơn một chiếc 747 ! Các cánh quạt lớn hơn có nghĩa là nhiều nguồn năng lượng hơn và những kỹ sư đang tin cậy vào việc hoàn toàn có thể sản xuất những tuabin được nhìn nhận cao hơn hoàn toàn có thể thực thi việc làm của một số ít tuabin nhỏ hơn. Tua bin gió rất đắt tiền và cánh quạt là bộ phận đắt tiền nhất, đặc biệt quan trọng là so với những tuabin lớn hơn. Nhưng ngân sách sản xuất một tuabin lớn vẫn thấp hơn nhiều tuabin nhỏ. Cánh quạt lớn hơn có nghĩa là những trang trại gió sẽ ít tuabin hơn, chiếm ít khoảng trống hơn trong khi phân phối nhiều nguồn năng lượng hơn. Với những cánh quạt cũ chất đống trong những bãi chôn lấp, việc có một vài tua-bin lớn cho mỗi trang trại gió sẽ làm cho nguồn năng lượng gió vững chắc hơn .
Đối với các tuabin 1,5 MW điển hình, bạn có thể mong đợi chiều dài cánh quạt từ 35 đến 45 mét, với tổng đường kính rôto từ 75 đến 100 mét.
Mục lục
Kích thước cánh quạt
Các tuabin 1,5 MW thường cao khoảng 65 đến 80 mét. Mặc dù không có tỷ lệ lý tưởng cho đường kính rotor và chiều cao tháp, nhưng trung bình, đường kính rotor có xu hướng bằng một nửa chiều cao của trụ đỡ
Những quy tắc này không được thiết lập sẵn và nhiều công ty sản xuất tuabin có cánh nhỏ hơn hoặc lớn hơn tùy thuộc vào tiêu chuẩn kỹ thuật của họ và vị trí của trang trại điện gió. Các tuabin ngoài khơi có những cánh lớn, với đường kính lớn hơn 50% độ cao của tháp. Tua bin lớn nhất hiện đang được sản xuất là GE Haliade-X. Tua bin khổng lồ 14 MW này có chiều dài cánh quạt là 107 mét và đường kính cánh quạt bằng 80 % chiều cao của trụ .
Tại sao những cánh quạt lại lớn như vậy ?
Nói một cách đơn thuần, nguồn năng lượng gió là một nền kinh tế tài chính có quy mô. Tuabin lớn hơn với cánh dài hơn tạo ra nhiều nguồn năng lượng hơn. Nếu bạn muốn sản xuất một lượng điện nhất định, ngân sách thấp hơn là phải có một vài tuabin lớn để cung ứng nhu yếu đó, thay vì sản xuất một số ít tuabin nhỏ hơn. Nó chiếm ít khoảng trống, vật tư và ít nhu yếu bảo dưỡng hơn. Có ba yếu tố tác động ảnh hưởng đến lượng điện mà tuabin hoàn toàn có thể sản xuất .
Khu vực gió quét
Các cánh dài hơn bằng diện tích quy hoạnh quét lớn hơn, hoặc tổng diện tích quy hoạnh phẳng được bao trùm bởi rotor. Các tuabin có diện tích quy hoạnh lớn hơn sẽ thu được nhiều gió hơn và do đó hoàn toàn có thể tạo ra nhiều nguồn năng lượng hơn. Điều này là do bao trùm nhiều diện tích quy hoạnh hơn đồng nghĩa tương quan với việc tích lũy một lượng không khí lớn hơn. Khối lượng lớn hơn cần nhiều nguồn năng lượng hơn để vận động và di chuyển. Tăng gấp đôi chiều dài cánh quạt sẽ tăng hiệu suất điện lên gấp bốn lần .
Tốc độ gió
Gió tốc độ cao mang nhiều nguồn năng lượng hơn ; đó là nguyên do tại sao mà chọn những nơi nhiều gió để thiết kế xây dựng những trang trại gió. Tỷ lệ giữa vận tốc gió và nguồn năng lượng được tạo ra tuân theo một đường cong hiệu suất, là đường duy nhất cho mỗi kiểu tuabin. Nói chung, chúng mở màn tạo ra điện khi vận tốc gió đạt 6 dặm một giờ khi cánh quạt mở màn quay. Chúng đạt đến tiềm năng tối đa ở khoảng chừng 25 đến 30 dặm một giờ. Tại thời gian này, không có nguồn năng lượng phụ sẽ được tạo ra mặc dầu gió thổi nhanh hơn bao nhiêu. Tốc độ cắt của hầu hết những tuabin là 55 dặm một giờ, tại đó những cánh quạt sẽ tắt để tránh hư hỏng những bộ phận bên trong .
Mật độ không khí
Không khí xum xê hơn nặng hơn và mang nhiều khối lượng hơn, điều này tạo ra lực nâng lên những cánh quạt nhiều hơn. Các khu vực có không khí xum xê hơn có giá trị hơn so với những trang trại gió tiềm năng. Mật độ của không khí là một hàm của nhiệt độ, độ cao và áp suất không khí. Không khí lạnh đặc hơn không khí nóng hơn, độ cao thấp hơn sum sê hơn không khí cao hơn và mạng lưới hệ thống áp suất cao chi chít hơn mạng lưới hệ thống áp suất thấp. Không khí sum sê hơn ở mực nước biển phân phối nhiều nguồn năng lượng hơn cho cùng vận tốc gió so với gió ở độ to lớn hơn .
Cánh tuabin lớn nhất từng có
Vào năm 2019, GE đã công bố tuabin gió ngoài khơi Haliade-X khổng lồ của mình. Cỗ máy khổng lồ này có hiệu suất định mức từ 12 MW đến 14 MW. Tòa tháp cao 248 mét, nhưng từ chân đế đến đầu cánh, tuabin cao tới 260 mét. Nó có đường kính cánh quạt là 220 mét, bằng hơn 80 % chiều cao của tháp. Haliade-X hoàn toàn có thể phân phối nguồn năng lượng cho một ngôi nhà trong hai ngày chỉ với một vòng xoay và một tuabin duy nhất hoàn toàn có thể tạo ra 74 GWh điện hàng năm .
Các cánh trên Haliade-X dài khoảng chừng 107 mét. Nó chỉ bằng chiều dài của một sân bóng đá và dài hơn một lần rưỡi so với chiếc máy bay phản lực Boeing 747. Phải mất Hussein Bolt, người giữ kỷ lục quốc tế về vận tốc chạy nhanh nhất có thể, khoảng chừng 10 giây để chạy từ đầu đến cuối. Các cánh của Haliade-X hoàn toàn có thể chỉ nằm trong số những thành phần máy lớn nhất từng được sản xuất .
Mặc dù các cánh quạt trên Haliade-X khá lớn, nhưng điều đó không có nghĩa là phải có gió mạnh hơn mới có thể di chuyển được. So với các tuabin khác cùng loại, nó có thể bắt đầu tạo ra năng lượng ở tốc độ gió thấp hơn. Quán tính quay thấp của nó cho phép cánh quạt tiếp tục quay ngay cả khi gió mạnh.
Có số lượng giới hạn về size cánh quạt không ?
Người ta đặt câu hỏi : có số lượng giới hạn nào không ? Các cánh quạt chỉ hoàn toàn có thể dài đến vậy trước khi nó mở màn uốn cong và uốn cong, gây rủi ro tiềm ẩn hoàn toàn có thể xảy ra va chạm với tòa tháp. Tại một thời gian nào đó, những định luật vật lý sẽ hạn chế size tuabin tối đa .
Điều đó không có nghĩa là những kỹ sư không nỗ lực. Những tuabin lớn đầy tham vọng đang được phong cách thiết kế như tất cả chúng ta đang nói. Dự án UpWind đã lên kế hoạch cho một tuabin khổng lồ hiệu suất 20 MW với những cánh quạt dài 123 mét và đường kính cánh quạt là 252 mét. Một phong cách thiết kế khác cho tuabin hiệu suất 50 MW lớn đến mức ngớ ngẩn nhu yếu chiều dài cánh quạt là 200 mét .
Rõ ràng, việc thiết kế xây dựng một tuabin lớn mà vẫn bảo vệ quản lý và vận hành bảo đảm an toàn, trong thời gian hiện tại là không hề. Những cỗ máy này đang đạt đến size của một số ít cấu trúc cao nhất của tất cả chúng ta. GE Haliade-X chỉ ngắn hơn Tháp Eiffel 40 m. Rất khó để thiết kế xây dựng một cấu trúc lớn với những bộ phận hoạt động. Đảm bảo rằng nó luôn đứng vững trong thời tiết khắc nghiệt trọn vẹn là một thử thách khác. Cho đến khi tất cả chúng ta có vật tư và kỹ thuật sản xuất tốt hơn, size tuabin sẽ bị hạn chế .
Phần Kết luận
Các cánh của tuabin gió quyết định nó có thể tạo ra bao nhiêu năng lượng. Cánh quạt lớn hơn tạo ra nhiều điện hơn. Với việc tuabin ngày càng lớn hơn, chúng ta cũng có thể mong đợi thấy những cánh quạt lớn hơn, nhưng nó không chỉ là về kích thước cánh quạt tổng thể. Các cánh quạt cũng ngày càng lớn hơn so với chiều cao của tuabin. Haliade-X công suất 14 MW khổng lồ của GE có cánh quạt dài 107 mét, với đường kính cánh quạt kéo dài hơn 3/4 chiều cao của nó. Cánh dài hơn có nghĩa là tuabin có thể tạo ra nhiều năng lượng hơn với ít vật liệu hơn và trong tương lai, chúng ta có thể thấy các trang trại điện gió với ít tuabin nhưng cánh dài hơn.
Các câu hỏi thường gặp
Các cánh của tuabin gió lớn bao nhiêu ?
Đối với tuabin hiệu suất trung bình 1,5 MW, những cánh quạt nằm trong khoảng chừng từ 35 đến 45 mét. Điều này được cho phép đường kính roto trung bình khoảng chừng 75 đến 100 mét .
Các cánh quạt ảnh hưởng tác động như thế nào đến sản lượng điện của tuabin gió ?
Tua bin gió có cánh lớn hơn có hiệu suất điện cao hơn. Điều này là do những cánh bao trùm một khu vực lớn hơn và do đó thu được một khối lượng lớn hơn của không khí hoạt động. Nhiều khối lượng hơn có nghĩa là nhiều nguồn năng lượng hơn .
Các cánh quạt trên tuabin lớn nhất quốc tế lớn bao nhiêu ?
GE Haliade-X có các lưỡi dài 107 mét. Nó dài hơn một sân bóng đá và gấp rưỡi chiều dài của một chiếc Boeing 747.
Các cánh tuabin lớn nhất từng được yêu cầu ?
Các kỹ sư đã yêu cầu những tuabin hiệu suất 50 MW với những cánh quạt dài hơn 200 mét. Những phong cách thiết kế này hiện không hề triển khai được do những hạn chế về mặt vật lý .
