Khi sóng lớn và gió giật tăng lên, một tuabin gió lắc lư nhẹ nhàng, các cánh của nó quay tròn với tiếng xèo xèo nhẹ nhàng. Cơn bão lên đến đỉnh điểm với một chút kịch tính ngoài việc nước bắn tung tóe.
Nguyên mẫu đầu tiên của tuabin gió ngoài khơi của Đại học Maine được nhìn thấy trong ảnh chụp ngày 20 tháng 9 năm 2013, gần Castine Maine. Tín dụng: Ảnh AP / Robert F. Bukaty, tập tin
Kết quả không mấy suôn sẻ chính xác là điều mà các kỹ sư hướng tới.
Cuộc trình diễn một tuabin gió nổi cao 13 feet (4 mét) trong một bể bơi trong nhà nhằm đảm bảo nó có thể chịu được áp lực của nước và gió mạnh khi các phiên bản lớn hơn nhiều được triển khai trên đại dương.
Đó là đóng góp của Đại học Maine cho cuộc chạy đua toàn cầu nhằm cải tiến các máy nổi để khai thác gió thổi qua vùng nước sâu hơn ngoài khơi, quá sâu để gắn tua-bin vào đáy biển bằng các cọc cố định.
Các nhà nghiên cứu của UMaine cho biết, trong thập kỷ tiếp theo, họ hình dung các bệ tuabin trôi nổi trên đại dương ngoài đường chân trời, kéo dài hơn 700 feet (210 mét) lên trời và được neo bằng dây neo.
Anthony Viselli, kỹ sư trưởng về công nghệ gió ngoài khơi tại Trung tâm Vật liệu tổng hợp nâng cao của trường đại học, cho biết: “Những cấu trúc này rất lớn”. "Đây sẽ là một số cấu trúc chuyển động lớn nhất mà loài người đã nỗ lực tạo ra. Và sẽ có rất nhiều cấu trúc như vậy."
Khi công nghệ tiến bộ, hàng chục thiết kế đang được các chuyên gia thúc đẩy, những người coi tuabin gió nổi là một cách để giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu bằng cách chuyển dần khỏi việc đốt nhiên liệu hóa thạch.
Tua bin nổi là cách duy nhất mà một số quốc gia và tiểu bang Hoa Kỳ có thể thu được năng lượng gió ngoài khơi trên quy mô lớn. Theo Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia, chỉ riêng ở Mỹ, tiềm năng năng lượng gió 2,8 terawatt thổi qua vùng nước biển quá sâu đối với các tua-bin truyền thống gắn dưới đáy đại dương. Lượng điện năng đó đủ để cung cấp năng lượng cho 350 triệu ngôi nhà – nhiều hơn gấp đôi số lượng ngôi nhà hiện có ở Mỹ
Trang trại gió nổi đầu tiên bắt đầu hoạt động ngoài khơi bờ biển Scotland vào năm 2017. Tại Hoa Kỳ, Bộ Nội vụ hai tuần trước đã đề xuất các cuộc đấu giá năng lượng gió nổi đầu tiên cho Vịnh Maine, sau các cuộc đấu giá cho thuê ở Bờ Tây bắt đầu vào năm 2022. Bộ cho biết gần 1 triệu mẫu Anh được bán đấu giá ngoài khơi bờ biển New England có thể tạo ra đủ năng lượng gió sạch để cung cấp năng lượng cho hơn 5 triệu ngôi nhà địa phương.
UMaine là nơi có đội ngũ kỹ sư lớn nhất quốc gia chuyên nghiên cứu về gió nổi ngoài khơi. Những công ty lớn khác bao gồm Equinor, công ty đã lắp đặt một dự án nổi trình diễn ở bờ biển Na Uy; công ty toàn cầu Nguyên tắc Power, đã lắp đặt các dự án quy mô nhỏ ngoài khơi Scotland và Bồ Đào Nha; và SBM Offshore, có dự án trình diễn ngoài khơi Pháp.
Tuy nhiên, gió nổi ngoài khơi vẫn là một ngành công nghiệp non trẻ nên giá thành đắt đỏ.
Công ty Equinor của Na Uy đã hoãn sáng kiến thả nổi Trollvind với lý do công nghệ sẵn có, chi phí tăng cao và thời gian biểu căng thẳng để thực hiện ý tưởng ban đầu.
Nhà phát triển năng lượng gió Đan Mạch Ørsted quyết định tập trung nỗ lực vào các tuabin đáy cố định, bỏ qua các khu vực xa bờ sâu hơn bao gồm Nhật Bản, Na Uy, Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha và Bờ Tây Hoa Kỳ. Giám đốc điều hành Mads Nipper cho biết: “Chúng tôi quan tâm rất nhiều đến khả năng chi trả của năng lượng tái tạo và gió nổi đắt hơn rất nhiều so với gió cố định ở đáy”.
Nhưng những người khác đang tiến về phía trước.
Gazelle Wind Power đang phát triển một hệ thống nền tảng mô-đun để giúp việc sản xuất và lắp ráp trở nên hiệu quả và tiết kiệm chi phí.
Jon Salazar, Giám đốc điều hành của Gazelle Wind Power cho biết: “Đây là một vấn đề toàn cầu và đây là một giải pháp lý tưởng để cung cấp năng lượng cho bờ biển”.
UMaine đã tung ra nguyên mẫu nổi đầu tiên cách đây một thập kỷ và bất ngờ trở thành công ty dẫn đầu toàn cầu sau khi một nghiên cứu cho thấy Vịnh Maine có tiềm năng năng lượng gió bằng 156 nhà máy điện hạt nhân nhờ gió nhanh và ổn định.
Tiểu bang có thể đáp ứng mọi nhu cầu sưởi ấm trong nhà và cung cấp năng lượng cho mọi ô tô—nếu chúng đều là ô tô điện—bằng cách chỉ khai thác 3% lượng nước đó. Điều đó cải thiện khả năng chia sẻ thành công tài nguyên với ngư dân, người chèo thuyền giải trí, quân đội và tất nhiên là cả sinh vật biển. Thật vậy, đề xuất cho thuê của chính phủ liên bang đã loại bỏ các khu vực nuôi tôm quan trọng của Maine khỏi sự phát triển, loại bỏ một trở ngại tiềm ẩn.
Habib Dagher, giám đốc Trung tâm Vật liệu tổng hợp nâng cao cho biết, những người tiên phong trong lĩnh vực năng lượng gió ngoài khơi đang được hưởng lợi từ công việc được thực hiện bởi ngành công nghiệp dầu mỏ, nơi chế tạo các giàn khoan dầu và khí đốt nổi.
Lưu vực sóng gió của trường đại học, trông giống như một bể bơi với máy tạo sóng và gió có thể mô phỏng các điều kiện của đại dương cho đến cơn bão 500 năm, đã đưa công việc đó lên một tầm cao mới.
Một ngày gần đây, tuabin nổi bán chìm đã được buộc vào đáy bể. Tỷ lệ 1:70 của nó thể hiện một tuabin thực sự cao khoảng 800 feet (240 mét) trên đỉnh một bệ trong đại dương. Dagher cho biết mục tiêu là có các tua bin quy mô công nghiệp có công suất từ 15 đến 20 megawatt mỗi tua bin.
Hình vẽ thể hiện một con người đứng trên cột thẳng đứng dùng để ổn định tuabin gió nổi trong bể tạo sóng, Thứ Tư, ngày 27 tháng 3 năm 2024, tại Đại học Maine, ở Orono, Maine. Tín dụng: Ảnh AP / Robert F. Bukaty
Một tuabin gió cao 13 feet nổi trong bể tạo sóng, Thứ Tư, ngày 27 tháng 3 năm 2024, tại Đại học Maine, ở Orono, Maine. Tại UMaine, hơn 50 kỹ sư bao gồm đội gió nổi ngoài khơi lớn nhất ở Hoa KỳTín dụng: Ảnh AP / Robert F. Bukaty
Anthony Viselli, giám đốc thử nghiệm mô hình ngoài khơi và thiết kế cấu trúc, bên trái, và Habib Dagher, giám đốc trung tâm vật liệu tổng hợp tiên tiến, kiểm tra các dây cáp neo đã qua sử dụng được sử dụng để cố định các tuabin gió nổi ngoài khơi xuống đáy đại dương, Thứ Tư, ngày 27 tháng 3 năm 2024, tại Đại học Maine, ở Orono, Maine. Tín dụng: Ảnh AP / Robert F. Bukaty
Một dàn quạt mạnh mẽ và 16 mái chèo cơ học được sử dụng để mô phỏng trong hồ bơi những điều kiện tồi tệ nhất trên biển, Thứ Tư, ngày 27 tháng 3 năm 2024, tại Đại học Maine, ở Orono, Maine. Tín dụng: Ảnh AP / Robert F. Bukaty
Quy mô và hiệu quả là chìa khóa cho lợi nhuận. Viselli cho biết, tuabin gió lớn hơn có nghĩa là cần ít hơn, giảm chi phí xây dựng, lắp đặt và bảo trì. Với quy mô và hiệu suất lớn hơn, các nhà phát triển hình dung chỉ cần khoảng 50 tuabin để sản xuất lượng điện tương đương với một nhà máy điện hạt nhân.
Tua bin kích thước đầy đủ tạo ra công suất cực đại bắt đầu từ khoảng 20 mph (32 km/h). Trong những cơn bão mạnh, chúng sẽ tự động tắt để tránh gây căng thẳng cho thiết bị hoặc bị hỏng. Các dây neo buộc vào đáy đại dương được làm bằng dây thừng dày gần bằng cột điện thoại và chịu lực căng lớn. Điều đó làm cho chúng an toàn hơn đối với động vật có vú ở biển.
Đối với tất cả công nghệ tuabin, các nền tảng do UMaine phát triển có thể được xây dựng tại địa phương bằng bê tông, một loại vật liệu đơn giản và sẵn có. Trường đại học này đã có các đối tác trên khắp thế giới quan tâm đến việc cấp phép cho công nghệ của mình. Bang Maine có kế hoạch phát triển cơ sở cảng ở khu vực Searsport để xây dựng các căn cứ nổi và gắn các tua-bin trước khi đưa chúng vào Vịnh Maine.
Một ngành hoàn toàn mới có nghĩa là một số thử nghiệm trong thiết kế sẽ thành công và một số sẽ thất bại. Và cần phải nỗ lực để đảm bảo rằng các trang trại gió là những người hàng xóm tốt, vượt qua sự phản đối của những người khác sử dụng đại dương.
Dagher nói: “Chúng ta sẽ gặp một số vấn đề và chúng ta phải tìm ra cách xắn tay áo lên để giải quyết những vấn đề này”. “Và tôi nghĩ với tư cách là một xã hội, chúng ta không có lựa chọn nào khác ngoài việc phải làm điều đó.”
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
