Các nhà nghiên cứu Iran phát triển tua-bin gió không cánh cho khu vực gió yếu, đổi hướng liên tục

Các nhà nghiên cứu Iran vừa phát triển một mẫu tua-bin gió không cánh, được kỳ vọng là giải pháp thay thế cho các tua-bin gió truyền thống với ưu điểm vận hành êm hơn, thiết kế nhỏ gọn hơn và hiệu quả cao hơn.

Theo ông Mohammadreza Leghaei, trưởng nhóm phát triển dự án, thiết kế mới thay thế các cánh quạt truyền thống bằng rô-to sử dụng công nghệ đệm từ (magnetic levitation) kết hợp với hệ thống dẫn hướng gió thông minh 360 độ. Nhờ đó, tua-bin có thể thu nhận năng lượng gió từ mọi hướng mà không cần cơ chế xoay định hướng (yaw) phức tạp như các tua-bin thông thường.

"Mục tiêu chính của công nghệ này là biến tua-bin gió từ những kết cấu lớn, đắt đỏ và gây tiếng ồn thành các hệ thống mô-đun nhỏ gọn, vận hành êm ái hơn, bền hơn và yêu cầu bảo trì ít hơn nhiều", ông Leghaei cho biết.

Khác với tua-bin gió truyền thống thường chỉ lắp đặt một thiết bị trên mỗi trụ, thiết kế mới cho phép xếp chồng nhiều tua-bin theo phương thẳng đứng.

"Chúng tôi có thể lắp đặt tới 10 thiết bị trên cùng một trụ, tạo thành một 'nhà máy điện gió thẳng đứng', giúp tăng đáng kể sản lượng điện trên cùng một diện tích sử dụng", ông nói.

Theo ông Leghaei, hệ thống sử dụng rô-to đệm từ giúp giảm tối đa sự tiếp xúc cơ học giữa các bộ phận chuyển động, qua đó hạn chế ma sát, giảm chi phí bảo trì và kéo dài tuổi thọ vận hành của tua-bin.

Ông cũng cho biết công nghệ này có thể được triển khai trong nhiều môi trường khác nhau như khu vực đô thị, khu công nghiệp, vùng sâu vùng xa, cảng biển, khu vực ven biển, ngoài khơi, thậm chí trên các tàu thuyền.

"Nền tảng này cũng được thiết kế để có thể kết hợp với các tấm pin mặt trời, tạo nên các hệ thống năng lượng tái tạo lai (hybrid), phù hợp với những khu vực có cả bức xạ mặt trời mạnh và điều kiện gió thuận lợi", ông bổ sung.

Theo ước tính của nhóm nghiên cứu, tua-bin mới có thể đạt hiệu suất cao hơn khoảng 10-15% so với tua-bin gió truyền thống. Sau khi tiếp tục thử nghiệm và tối ưu, mức cải thiện hiệu suất có thể đạt 30-40%. Tuy nhiên, ông Leghaei nhấn mạnh các con số này vẫn cần được kiểm chứng thông qua các thử nghiệm thực tế.

Bên cạnh đó, thiết kế có thể xếp chồng nhiều tầng cũng được kỳ vọng giúp tăng sản lượng điện trên mỗi đơn vị diện tích đất lên tới gấp 7 lần so với các hệ thống tua-bin gió truyền thống.

Theo nhóm nghiên cứu, sáng chế này đã được cấp bằng sáng chế tại Iran và cũng nhận được báo cáo tra cứu quốc tế tích cực theo Hiệp ước Hợp tác Sáng chế (Patent Cooperation Treaty - PCT). Cả 14 yêu cầu bảo hộ sáng chế đều được đánh giá đáp ứng các tiêu chí về tính mới, trình độ sáng tạo và khả năng áp dụng trong công nghiệp.

Hiện dự án đang bước vào giai đoạn chế tạo nguyên mẫu tại Công viên Khoa học và Công nghệ Tabriz, trước khi tiến hành thử nghiệm vận hành và thương mại hóa.

Thay vì sử dụng các cánh quạt truyền thống, tua-bin được trang bị các máng hứng gió hình nón có khả năng tự điều chỉnh, giúp thu gom luồng gió từ mọi hướng và dẫn về rô-to. Thiết kế này cho phép tua-bin tiếp tục phát điện ngay cả khi hướng gió thay đổi liên tục.

Nhóm phát triển cho biết tua-bin có thể bắt đầu vận hành khi tốc độ gió chỉ đạt khoảng 2,5-3 m/s, phù hợp với những khu vực mà các tua-bin truyền thống khó khai thác hiệu quả. Thiết kế không sử dụng cánh quạt cũng góp phần giảm tiếng ồn và hạn chế các rủi ro an toàn thường gặp ở các tua-bin có cánh quay.