Chào các bạn, hôm nay Lâm Nguyễn xin chia sẻ với các bạn những hiểu biết của mình về nguồn năng lượng gió để xuất điện từ loại máy phát điên gió tự chế. Có lẽ gió là một nguồn năng lượng kỳ quặc và khó đoán trước được mà chúng ta có thể sử dụng. Nhiên liệu mà chúng ta dùng là gió và chúng ta không thể kiểm soát được. Thế nên chúng ta đành phải tùy cơ ứng biến để bảo vệ hệ thống khi gió hoạt động ngòai tầm kiểm soát của chúng ta. Bạn thử hình dung một máy phát điện chạy bằng xăng nếu không có cần kiểm soát lúc thì nó chạy rất nhanh, lúc thì lại chết máy. Rồi bạn phải tìm ra cách dùng năng lượng phát sinh. Và phải giữ cho động cơ nổ khi cần gạt hơi cao. Máy phát điện gió cũng có những hệ thống để tự ngăn giảm gió lớn. Chúng ta sẽ thảo luận vấn đề này sau.
Với những người sống ở những vùng xa chưa có điện lưới hay đơn giản là họ muốn có một chiếc máy phát điện chạy bằng sức gió hỗ trợ thêm cho điện sinh hoạt của gia đình họ. Nếu ở khu vực bạn sống có gió mạnh nhưng lại không có nhiều nắng vậy thì một chiếc máy phát điện gió có thể có lợi hơn. Ở một số nơi có nhiều nắng như Tp HCM thì lụa chọn năng lượng mặt trời là hợp lý, nhưng nếu bạn ở Nha trang, Vũng Tàu thì máy phát điện lại là một giải pháp.
Ta có thể dùng điện gió mà không cần đến điện lưới không?Có! Nhưng không rẻ hay dễ dàng hoặc hiệu quả nếu bạn đã có điện lưới rồi. Nhiều công ty bán dự án và hệ thống điện gió sẽ muốn các bạn nghe điều mà bạn muốn. Bạn hãy tự tính toán...tìm kiếm thông tin từ những nguồn thông tin khách quan. Có rất nhiều sách báo hay các trang web ngoài kia có nói về chủ đề này rồi. Thế nên, bạn hãy suy nghĩ thật kỹ trước khi bỏ đồng tiền vào làm nó.
Thật sự bạn tự sản xuất điện cho chính mình thì luôn luôn tốn kém hơn khi mua điện từ nhà nước. Chỉ cần nói đến bình Ăc quy thôi thì cũng khiến bạn tốn một khoản tiền không nhỏ so với số kw mà bạn mua từ nhà nước. Và chi phí này cũng tùy theo bạn mua loại bình xạc nào, nếu bạn mua bình axit sẽ khác với bạn mua loại bình ắc quy kín.
Dù sao thì cũng có cách tính kinh tế khi dùng điện gió, với những loại có công suất lớn hơn thì hiệu suất thu lại vốn bỏ ra rất là cao. Nhưng trước khi bắt tay vào xây dựng một hệ thống điện gió để giảm chi phí hóa đơn tiền điện của bạn...phải tính đến việc bảo trì. Ứơc tính 1000 đồng bạn bỏ ra để bảo trì sẽ tốt hơn là 10000 bạn bỏ ra sản xuất nó.
Sự thật về máy phát điện gióChúng ta không thể nghĩ được ra thứ gì để có thể đo được chính xác lượng gió cho chiếc máy phát điện nhỏ dùng cho gia đình mình. Bởi vì chúng ta không thể đo chính xác được tốc độ gió và rất nhiều người đã không được thông báo kỹ càng. Chúng ta sử dụng công thức đơn giản và đã được kiểm tra với nhiều loại máy phát nhé:
Công suất gió(watt)= 1/2*rho*A*V^3
Có lẽ đây là công thức quan trọng nhất để đo sức gió mà mình học hỏi được. Nó cho bạn biết công suất gió có ở chỗ bạn là bao nhiêu ( chứ không phải bạn tạo ra được bao nhiêu watt từ điện gió)
Ở đây: rho=1,23 (đây là mật độ gió, một khối lượng gió nặng 1,23 kg so với mực nước, A= vùng gió quét qua được tính bằng mét vuông. Nếu tua bin của bạn có đường kính cánh quạt la 3 mét thì vùng quét gió là trên 7 mét vuông. Vì công thức này tính mật độ gió trong một khu vực, nên các bạn thật sự lưu ý rằng nế ta tăng gấp đôi đường kính cánh quạt thì mát phát sẽ có một diện tích hứng gió gấp 4 lần. Cho nên công suất của điện gió có liên quan rất nhiều đến đường kính của cánh quạt.
V = velocity (là vận tốc gió được tính bằng m2/giây). Lưu ý V này gấp 3 lần công suất. Nghĩa là nếu vận tốc gió tăng gấp đôi thì chúng ta thu được 8 lần công suất, điều này đáng dể xem xét đúng không các bạn? Nếu một máy phát được thiết kế chỉ dùng cho vận tốc gió là 15km/h vậy thì khi tốc đọ gió là 32km/h ta sẽ thu được 8 lần năng lượng, và thu được 64 lần nếu vận tốc gió là 60km/h ..... vì lý do gió bất định nên chúng ta phải có một hề thống để nó tự bảo vệ, mình sẽ nói về hệ thống này ở bài sau.
Vậy hãy thử nhìn lại công thứ trên với một máy phát điện có dường kính là 1,5 mét dùng ở khu vực gió có vận tốc 15km/h ta có công thức sau:
Đường kính = 1,5met
Diện tích gió= pi x r^2 = 1,8 met
Vận tốc gió = 16km/h = 4,5 met/s
Công suất gió sẽ là 1/2 * 1,23 * 1,8 * 4,5^3 = 100 watt.
Và nếu vận tốc gió gấp đôi sẽ cho công suất gấp 8 lần, nếu vận tốc gió là 30 km/h bạn sẽ thấy 800watt nhưng thức tế bạn sẽ không thể nào có được như vậy.
Từ bên trên ta có thể thấy công suất gió tồn tại là bao nhiêu theo lý thuyết và chúng ta bắt đầu làm hệ thống với một mức gió nhất định và ngăn cản mức gió hoàn toàn. Dĩ nhiên là bạn không thể ngăn cản gió được, thế thì bạn thử lắp máy phát cho nó hoạt động rồi sẽ thấy chúng chẳng thể sinh điện cho bạn nữa. Thực tế những máy phát điện gió chỉ thu được 59% tổng công suất của gió.
Quay trở lại bên trên nếu máy phát điện có đường kính cánh quạt 1,5met trong tốc độ gió 15km/h thì chỉ thu được 59watt. Trên thực tế thì không có tuabin gió nào có cánh quạt đạt hoàn hảo cả và với tuabin nhỏ thì hiệu suất của nó chỉ chiếm 30-35%. Một chiếc máy phát điện gió nhở như vậy mà đạt chuẩn thì thu được công suất là 30 watt với tốc độ gió như vậy. Ở đây mình mới chỉ nói vể mặt kỹ thuật của cánh quạt chứ chưa đề cập đến bộ phận phát điện. Hầu hết các máy phát điện loại nhỏ đều được tối ưu điện với gió vận tốc thấp và khi gió lớn sẽ tự bảo vệ. Hiệu suất vào khoảng 80% với gió yếu và gió mạnh từ 30-35km/h. Nhưng thường bị giảm xuống còn 50% trừ phi có hệ thống điện liên quan đến việc cải thiện phù hợp với cánh quạt cho máy phát điện.
Từ công thức trên bạn sẽ dễ dàng nhận thấy năng lượng gió có sẵn với bất cứ vận tốc gió nào đo được. Vượt quá 59,2% công suất đều không tuân theo luật vật lý và thu được trên 30% cũng không thể nào. Đây là vấn đề quan trọng cần phải lưu ý kỹ. Vì nhiều người khi làm máy phát điện gió đã không thể làm được điều này.
Bài viết sau mình sẽ nói cho các bạn biết về:
Mối tương quan giữa diện tích gió và lượng điện thu đượcLâm Nguyễn