Công ty công nghệ năng lượng Linyi Yunchuan của Trung Quốc vừa trình diễn thiết bị S4000 Stratosphere Airborne Wind Energy System (SAWES) tại Nhạc Dương, tỉnh Hồ Nam, đánh dấu bước thử nghiệm mới của công nghệ điện gió trên không. Khác với turbine điện gió thông thường phải đặt trên những tháp thép lớn, S4000 đưa thiết bị phát điện lên không trung bằng một cấu trúc chứa khí helium, có hình dáng gần giống khí cầu.
Hệ thống dài khoảng 67 m, rộng 40 m và cao 23 m, tương đương một tòa nhà 7-8 tầng nếu dựng đứng. Tải trọng hữu ích mà phương tiện có thể mang lên không trung là hơn 1 tấn. Khi S4000 đạt độ cao hoạt động, luồng gió đi qua các ống dẫn trên thân, làm quay turbine và tạo ra điện. Một hệ thống dây neo nối khí cầu với mặt đất vừa giữ phương tiện ở vị trí cần thiết, vừa đóng vai trò đường truyền đưa điện xuống phía dưới.
S4000 được phát triển dựa trên một nguyên lý tương đối đơn giản là gió ở độ cao lớn có thể mạnh và ổn định hơn so với gần mặt đất. Thay vì xây những turbine ngày càng cao để tiếp cận nguồn năng lượng này, Linyi Yunchuan muốn đưa trực tiếp hệ thống phát điện lên không trung.
S4000 là kết quả của một loạt thử nghiệm với quy mô và độ cao tăng dần. Những phiên bản trước đó lần lượt đạt khoảng 500 m, 1.000 m, 1.500 m và 2.000 m. Đến tháng 8, S4000 đã hoàn thành thử nghiệm bay ở độ cao khoảng 4.000 m, tại khu vực tây bắc Trung Quốc. Quá trình thử nghiệm gồm cất lên, duy trì vị trí trên không, phát điện và thu hồi thiết bị.
Cuộc trình diễn mới nhất tại Nhạc Dương đưa công nghệ tới gần môi trường đô thị hơn. Theo doanh nghiệp, đây là bước quan trọng bởi một hệ thống phát điện không chỉ cần hoạt động được trên không mà còn phải có khả năng kết nối lưới và nằm đủ gần nơi tiêu thụ điện. Nhà sản xuất cho biết S4000 được thiết kế với tuổi thọ khoảng 20 năm.
Một ưu điểm được kỳ vọng là giảm nhu cầu sử dụng đất. Điện gió truyền thống cần móng lớn, tháp turbine cao và hạ tầng cố định, trong khi hệ thống trên không không đòi hỏi những công trình có quy mô tương đương. Điều này cũng có thể giúp điện gió bớt phụ thuộc vào địa hình, bởi thiết bị phát điện được đưa lên cao thay vì phải đặt hoàn toàn trên mặt đất.
Đưa cả hệ thống turbine lên độ cao hàng nghìn mét đồng thời tạo ra những thách thức kỹ thuật mới. Dây neo phải đủ khỏe để giữ một cấu trúc kích thước lớn trong điều kiện gió thay đổi, nhưng đồng thời phải đảm nhiệm việc truyền điện xuống đất. Khí cầu và các turbine cũng phải chịu được ứng suất cơ học liên tục, thời tiết bất lợi và những biến động mạnh của luồng khí ở độ cao lớn.
Khả năng thu hồi an toàn là một vấn đề khác. Khi vận hành gần khu dân cư, hệ thống còn phải đáp ứng các quy định về không phận, xử lý rủi ro thời tiết và có phương án ứng phó nếu xảy ra sự cố. Tuổi thọ thiết kế 20 năm vẫn cần được chứng minh qua quá trình vận hành kéo dài trong thực tế.
Quan trọng hơn, Linyi Yunchuan chưa công bố chi tiết công suất phát điện của S4000, lượng điện tạo ra trong cuộc trình diễn tại Nhạc Dương cũng như chi phí cho mỗi kWh.
Đây sẽ là những con số quyết định khả năng thương mại hóa của công nghệ. Một hệ thống có thể bay lên độ cao 4 km chưa đồng nghĩa nó có thể cạnh tranh về giá thành, độ ổn định và chi phí bảo dưỡng với turbine điện gió truyền thống hay điện mặt trời.
Theo IE
Hoặc