Tua-bin không cánh êm hơn và chiếm ít không gian hơn nhiều so với tua-bin gió truyền thống và ít gây ra mối đe dọa cho chim. Ảnh: Vortex.
Một công ty Tây Ban Nha, có trụ sở tại Thủ đô Madrid, đang phát triển một loại tua-bin gió không cánh quạt để tạo ra năng lượng. Khác với các tua-bin thông thường, sử dụng gió để quay cánh quạt, tạo ra năng lượng cho máy phát điện, tua-bin không cánh Vortex sử dụng chuyển động và ma sát do không khí va vào cây cột cao hơn 3 mét để tạo ra dòng điện.
Ngoài việc êm và nhỏ hơn loại truyền thống, Vortex có thể cứu mạng 500.000 con gia cầm bị chết hàng năm bởi tua-bin truyền thống, theo thống kê từ Bộ Nông nghiệp Tây Ban Nha. Hiện thiết bị này mới tạo ra một lượng nhỏ năng lượng, nhưng các nhà phát triển hy vọng có thể mở rộng quy mô và cung cấp năng lượng cho hàng chục ngôi nhà chỉ với một thiết bị duy nhất.
Nguyên lý hoạt động của tua-bin không cánh Vortex dựa trên "sự đổ xoáy" của gió. Đây là hiện tượng khí động học xảy ra khi không khí va vào một vật thể rắn, khiến vật thể này dao động. Khi gió đẩy tua-bin theo một hướng, một trong hai vòng nam châm được đặt ở chân cột sẽ kéo tua-bin trở lại vị trí cân bằng theo chiều ngược lại. Ngay cả khi tốc độ gió thấp, cặp nam châm này vẫn tạo ra và duy trì cặp lực hút - đẩy, giúp tua-bin dao động liên tục.
Nhìn từ xa, tua-bin kiểu mới giống những hình nộm quảng cáo, thường vẫy chào khách bên ngoài các cửa hàng. Những chuyển động của tua-bin sau đó được biến đổi thành điện năng bằng cách sử dụng một máy phát điện xoay chiều làm tăng tần số dao động.
Đại diện công ty phát triển tua-bin Vortex kiểu mới cho biết: "Lõi của cột tháp được làm bằng sợi cacbon, có tuổi thọ ít nhất là 25 năm trước khi bị gãy hoặc hao mòn. Do không có cánh quạt, Vortex êm hơn, nhỏ hơn và rẻ hơn các tua-bin thông thường. Chúng đủ khả năng thích ứng nhanh nhạy với sự thay đổi của hướng gió".
Một lợi ích khác của tua-bin Vortex, là chúng không có nguy cơ bị đóng băng trong những trận bão tuyết - thứ từng khiến một loạt tua-bin gió ngừng hoạt động ở Texas vào tháng trước, trong trận bão tuyết lịch sử.
Tua-bin truyền thống được đặt ra khu dân cư, thường là chạy dọc theo các quốc lộ. Ảnh: Reuters.
Tua-bin gió là lựa chọn ngày càng phổ biến cho nguồn năng lượng xanh, thân thiện với môi trường, với lượng khí thải cacbon nhỏ hơn nhiều lần so với than đá hoặc khí tự nhiên. Tuy nhiên, những lưỡi tua-bin khổng lồ quay với tốc độ hơn 300km/h là mối nguy hiểm nghiêm trọng cho động vật hoang dã, và có thể giết chết hàng trăm nghìn con chim mỗi năm.
Cục Cá và Động vật Hoang dã Mỹ cho biết, tính riêng tại nước này, các lưỡi tua-bin đã sát hại từ 140.000 đến 500.000 cá thể động vật mỗi năm. Ngay cả khi sử dụng biển, những công trình khổng lồ cũng thu hút chim săn mồi. Nguyên do bởi các động vật này không thích băng qua những vùng nước rộng lớn, và cảm thấy an toàn khi có một nơi hạ cánh trong điều kiện gió. Chính thói quen ấy khiến chúng thiệt mạng.
Ngoài vấn đề kích thước và mối nguy hiểm với động vật, tua-bin truyền thống cũng làm người dân khó chịu bởi tiếng ồn. Hồi năm 2016, Viện Chính sách và Năng lượng Mỹ từng tiếp nhận những khiếu kiện về việc người dân thấy buồn nôn, chóng mặt và đau nửa đầu khi sinh sống gần khu vực tua-bin gió. Dù chưa có bằng chứng khoa học nào xác minh chuyện này, những nhà máy sản xuất điện bằng sức gió vẫn thường được đặt xa khu vực đô thị.
Với phát minh mới, tua-bin có thể thân thiện hơn với cả người dân lẫn môi trường. Nhà phát minh Vortex David Yanez bày tỏ: “Công nghệ của chúng tôi có những đặc điểm khác biệt, giúp lấp đầy những địa điểm mà tua-bin gió truyền thống có thể không phù hợp. Tua-bin của chúng tôi không có bánh răng, phanh, bạc đạn hoặc trục. Nó không cần bôi trơn và không có bộ phận nào có thể bị mài mòn do ma sát. Ngoài ra, nhờ khối lượng nhẹ và có trọng tâm gần mặt đất hơn, các yêu cầu về móng hay lắp đặt cũng giảm đáng kể so với tua-bin thông thường, giúp tiết kiệm chi phí".
Sau nửa năm thử nghiệm vào 2020, Vortex tuyên bố thiết bị của họ có thể tạo ra điện rẻ hơn khoảng 30% so với tua-bin gió thông thường. Con số này chủ yếu đến từ việc giảm chi phí lắp đặt, bảo dưỡng.
Dù có nhiều lợi thế và đang lên kế hoạch mở rộng quy mô sản xuất, tua-bin Vortex vẫn gặp những rào cản nhất định. Lớn nhất là công suất khiêm tốn của chúng. Giải pháp tạm thời, theo Yanez, là phải lắp đặt tua-bin không cánh cho từng hộ gia đình, giống những tấm pin mặt trời trên mái nhà.
"Pin mặt trời và tua-bin gió không cánh sẽ bổ sung cho nhau, bởi pin mặt trời chỉ sản xuất điện vào ban ngày, trong khi tốc độ gió có xu hướng cao hơn vào ban đêm. Dù vậy, tôi vẫn muốn nhấn mạnh vào lợi ích chính của công nghệ này. Đó là giảm tác động đến môi trường", Yanez nói.
Đầu năm nay, sản phẩm tua-bin gió Vortex đã được Công ty năng lượng nhà nước của Na Uy, Equinor, vinh danh là một trong 10 giải pháp năng lượng thú vị nhất. Công ty cũng được nhiều đối tác chú ý và có thể rót vốn đầu tư trong tương lai dài hạn. Người phát ngôn của Equinor, Gareth Burns cho biết: “Chúng tôi tin việc hợp tác với các công ty năng lượng khởi nghiệp sẽ giúp đẩy lùi những rào cản công nghệ, đồng thời tái định hình tương lai của năng lượng".
Nếu được những công ty lớn Equinor hỗ trợ, nhà phát minh Yanez lạc quan về triển vọng có thể tạo ra những tua-bin Vortex cao hơn 100 mét, đủ sức tạo ra 1MW điện mỗi ngày. Nếu làm được, đây sẽ là giải pháp cho tương lai khi năng lượng thủy điện ngày càng cạn kiệt.
