Tuabin gió: Cấu tạo và nguyên lý làm việc cụ thể

Năng lượng gió được khai thác hiệu quả nhờ cối xay gió. Thiết bị này chuyển hóa động năng quay của cánh quạt thành điện năng. Chúng đã được ứng dụng rộng rãi toàn cầu, nhất là tại các quốc gia nhiều gió. Cùng Bình Minh Group tìm hiểu về Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Tuabin gió trong sản xuất điện nhé!

Sự phát minh Tuabin gió

Tuabin gió hiện đại không phải là sáng chế của một cá nhân duy nhất. Nó là kết quả của nhiều nghiên cứu và cải tiến qua nhiều thế kỷ. Tuy nhiên, một trong những bước tiến quan trọng trong lịch sử tuabin gió là do nhà phát minh Charles F. Brush vào năm 1887. Ông là người đã tạo ra một tuabin gió đầu tiên có khả năng tạo ra điện.

Cũng có những đóng góp quan trọng từ các nhà khoa học và kỹ sư khác trong suốt thế kỷ 20. Khi công nghệ tuabin gió được cải tiến và trở nên hiệu quả hơn trong việc sản xuất điện năng.

Cấu tạo của Tuabin điện gió

Hệ thống tuabin điện gió vận hành nhờ nhiều cấu kiện chuyên biệt. Chúng phối hợp nhịp nhàng chuyển hóa năng lượng gió thành điện. Cấu tạo tuabin gồm:

Cánh quạt (Rotor): Cánh quạt là bộ phận lớn nhất của tuabin gió, chịu tác dụng của gió làm quay và tạo ra cơ năng. Số lượng cánh quạt thông thường từ 2 đến 3 chiếc.

Trục (Shaft): Trục nối với cánh quạt và chuyển động của cánh quạt trở thành cơ năng, truyền lực quay đến máy phát điện.

Máy phát điện (Generator): Máy phát điện chuyển đổi cơ năng từ gió sang điện năng. Đây là bộ phận chính giúp tuabin gió tạo ra điện năng.

Hộp số (Gearbox): Hộp số giúp điều chỉnh vận tốc quay từ động cơ của cánh quạt. Tạo điều kiện giúp máy phát điện làm việc tốt hơn.

Tháp tuabin (Tower): Tháp là bộ phận nâng đỡ các bộ phận của tuabin gió và đưa tuabin lên cao. Đây là nơi có luồng gió lớn hoạt động ổn định hơn.

Hệ thống điều khiển (Control System): Hệ thống điều khiển giúp kiểm soát và điều chỉnh tốc độ của tuabin gió. Nó đảm bảo tuabin vận hành ổn định và êm ái.

Chân đế và nền (Foundation): Chân đế và nền giúp gắn tuabin gió vào chân đế. Điều này giúp tuabin không bị nghiêng ngả hoặc ngã đổ khi có gió lớn.

Nguyên lý hoạt động của Tuabin gió

Hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển hóa năng lượng gió thành điện năng. Trải qua một chuỗi quá trình biến đổi năng lượng tuần tự.

Gió tác động trực tiếp lên cánh quạt: tạo ra mômen xoắn và chuyển động quay. Cánh quạt được thiết kế để quay khi gió thổi. Chúng biến năng lượng của gió thành cơ năng.

Cánh quạt quay sẽ truyền chuyển động qua trục: Khi cánh quạt quay, nó sẽ quay trục nối liền với cánh quạt. Trục này sẽ chuyển động quay của cánh quạt thành vận tốc cơ học.

Truyền động thông qua hộp số (nếu có): Trong nhiều tuabin gió, trục quay sẽ dẫn động vào hộp số. Chúng có tác dụng điều chỉnh tốc độ quay của cánh quạt để phù hợp với công suất của máy phát điện.

Máy phát điện tạo ra điện năng: Truyền động từ trục quay (hoặc thông qua hộp số) sẽ làm quay máy phát điện. Máy phát điện này sẽ chuyển đổi cơ năng thành điện năng theo nguyên lý cảm ứng từ.

Điện năng được chuyển tải trở lại lưới điện: Cuối cùng, điện năng được tạo ra bởi máy phát điện sẽ được điều khiển và truyền tải trở lại lưới điện. Chúng đảm bảo đủ điện cho các hộ gia đình và cơ sở sản xuất.

Như vậy, tuabin gió hoạt động dựa trên nguyên tắc cơ bản là dùng sức gió làm quay cánh quạt. Từ đó tạo ra động năng và biến đổi nó thành điện năng thông qua máy phát điện.

Các loại tuabin điện gió

Tuabin điện gió hiện đại đa dạng, tùy thuộc vào điều kiện vận hành và quy mô dự án. Các hệ thống tuabin gió phổ biến hiện nay gồm:

• Tuabin gió trên mặt đất (Onshore Wind Turbines): Lắp đặt trên đất liền, chi phí lắp đặt thấp hơn.
• Tuabin gió ngoài khơi (Offshore Wind Turbines): Lắp đặt trên biển, gió mạnh và ổn định hơn nhưng chi phí cao.
• Tuabin gió nhỏ (Small Wind Turbines): Công suất nhỏ, dùng cho hộ gia đình hoặc khu vực không kết nối lưới điện.
• Tuabin gió có trục ngang (HAWT): Cánh quạt quay quanh trục ngang, hiệu suất cao và phổ biến.
• Tuabin gió có trục dọc (VAWT): Cánh quạt quay quanh trục dọc, thích hợp cho không gian hạn chế.
• Tuabin gió có cánh quạt cố định (Upwind Wind Turbines): Cánh quạt luôn hướng về phía gió, hiệu quả cao.
• Tuabin gió có cánh quạt xoay ngược (Downwind Wind Turbines): Cánh quạt quay ngược lại với gió, đơn giản nhưng hiệu suất thấp.

Tóm lại, mỗi loại tuabin gió có những ưu và nhược điểm riêng. Việc chọn lựa loại tuabin phù hợp phụ thuộc vào điều kiện gió, mục đích sử dụng và chi phí đầu tư.

Bài viết đã trình bày thông tin chi tiết về quy trình vận hành của tuabin gió. Mong rằng những kiến thức bổ ích này sẽ giúp độc giả hiểu rõ hơn nguyên lý hoạt động của thiết bị. Độc giả quan tâm đến các giải pháp lưu trữ năng lượng, bao gồm máy phát điện dân dụng và công nghiệp, vui lòng truy cập gensetpower.vn hoặc liên hệ số điện thoại 0964.160.888.