Trung Quốc vừa thử nghiệm thành công một khí cầu khổng lồ được thiết kế để tạo ra điện từ những luồng gió mạnh và ổn định hơn ở độ cao lớn so với mặt đất.
Vụ phóng và thử nghiệm hệ thống khinh khí cầu kiêm tua-bin gió này diễn ra vào đầu tháng, nhanh chóng làm dấy lên tranh luận về việc liệu đây có thể trở thành tương lai của năng lượng bền vững tại Trung Quốc hay không.
Hệ thống có tên S2000 – Stratosphere Airborne Wind Energy System (SAWES). Khinh khí cầu này dài khoảng 60 mét, rộng 40 mét và cao 40 mét. Theo các thông tin được công bố, khi kết nối với lưới điện, S2000 có khả năng tạo ra công suất ở cấp độ megawatt.
S2000 là một ví dụ điển hình của công nghệ khai thác năng lượng gió ở độ cao lớn (High-Altitude Wind Energy – HAWE), về bản chất là một tua-bin hoặc máy phát điện “lơ lửng” trên không. Riêng S2000 được bơm khí heli và được neo dây cố định xuống mặt đất trong quá trình vận hành.
Nhờ đó, hệ thống có thể hoạt động ở những độ cao nơi gió mạnh hơn, ổn định hơn và ít biến động hơn so với gần mặt đất. Ở độ cao từ khoảng 500 đến 3.000 mét, tốc độ gió thường nhanh, đều và liên tục hơn.
Do công suất điện gió tỷ lệ với lập phương của tốc độ gió, chỉ cần gió mạnh hơn một chút cũng có thể làm sản lượng điện tăng vọt. Chính vì vậy, ý tưởng sử dụng khinh khí cầu để mang theo tua-bin gió liên tục quay trở lại, dù việc hiện thực hóa luôn đi kèm thách thức kỹ thuật lớn.
Tương lai năng lượng gió của Trung Quốc?
Trong đợt thử nghiệm mang tính đột phá đầu tháng này, một chiếc S2000 đã bay lên độ cao khoảng 2.000 mét chỉ trong vòng 30 phút. Khi vào vị trí vận hành, hệ thống đã tạo ra khoảng 385 kWh điện trong vài giờ thử nghiệm.
Lượng điện này đủ để sạc khoảng 6 chiếc xe điện, hoặc cung cấp điện cho một hộ gia đình đô thị trung bình ở Trung Quốc trong gần một tháng. Con số nghe có vẻ khiêm tốn, nhưng cần lưu ý rằng đây chưa phải là công suất tối đa của công nghệ.
Theo thiết kế, công suất cực đại của S2000 có thể đạt tới 3 megawatt, tương đương một tua-bin gió mặt đất cỡ trung.
Về hình dáng, S2000 trông như một “khinh khí cầu khoa học viễn tưởng”, với thân chính hình quả trứng nằm trong một vòng tròn lớn dạng “bánh donut”, đi kèm các cánh ổn định kích thước lớn.
Giữa thân chính và vòng ngoài là một hệ thống cánh tua-bin bố trí đồng tâm. Theo các nhà thiết kế, cấu trúc dạng ống dẫn này giúp định hướng và nén luồng gió trước khi đi vào tua-bin, từ đó nâng cao hiệu suất tổng thể.
“Chúng tôi ‘bọc’ gió từ mọi phía, kiểm soát luồng khí bên trong ống dẫn để thu được lượng gió tối đa cho các cánh tua-bin. Chúng tôi đã bố trí 12 tua-bin gió trong hệ thống này”, ông Weng Hanke, giám đốc công nghệ của công ty Linyi Yunchuan, nói với đài truyền hình Hồ Nam trong thời điểm thử nghiệm.
“Tàu vũ trụ ngoài hành tinh” và toan tính chiến lược
Theo SCMP, cuộc thử nghiệm thành công đã tạo ra một làn sóng chú ý lớn trên truyền thông. Không chỉ vì hiệu quả kỹ thuật ban đầu, mà còn bởi hình dáng khác thường của S2000.
Nhiều bình luận trên mạng xã hội ví nó như “tàu vũ trụ của người ngoài hành tinh” hay một thiết bị bước ra từ phim khoa học viễn tưởng. Tuy nhiên, chính phủ Trung Quốc có thể nhìn thấy ở đây một tiềm năng rất thực tế.
Trung Quốc có động lực lớn để thử nghiệm các công nghệ như vậy, đặc biệt tại những khu vực đông dân cư hoặc nơi quỹ đất hạn chế, khiến việc xây dựng các trang trại điện gió quy mô lớn gặp nhiều trở ngại.
Đưa tua-bin gió lên không trung giúp giảm áp lực sử dụng đất, đồng thời tăng tính linh hoạt cho các khu vực đô thị. Vì thế, Bắc Kinh sẵn sàng rót vốn và chấp nhận rủi ro cho những ý tưởng hạ tầng táo bạo như S2000.
Ngay cả khi công nghệ này chỉ đạt được thành công một phần, giá trị mang lại ở quy mô quốc gia vẫn có thể rất đáng kể. Tuy nhiên, các chuyên gia cũng lưu ý rằng những “trang trại điện gió bay” quy mô lớn vẫn chưa được chứng minh tính khả thi lâu dài.
Dù các thử nghiệm ban đầu rất khả quan, vẫn còn nhiều câu hỏi chưa có lời giải: độ bền của hệ thống neo dài hạn, khả năng chịu đựng bão gió, sự tương thích với các quy định an toàn hàng không, cũng như chi phí bảo trì và hiệu quả kinh tế so với điện gió truyền thống kết hợp lưu trữ năng lượng.
Theo IE, SCMP
