Giới thiệu cơ bản về tuốc bin gió

 1. Sơ qua về tuốc bin gió

Tuốc bin gió là máy dùng để biến đổi động năng của gió thành cơ năng. Máy năng lượng này có thể được dùng trực tiếp như trong trường hợp của cối xay bằng sức gió, hay biến đổi tiếp thành điện năng như trong trường hợp máy phát điện bằng sức gió. 

Máy phát điện bằng sức gió bao gồm vài thành phần khác nhau. Nhưng thành phần quan trọng nhất vẫn là motor điện một chiều; loại dùng nam châm bền và cánh đón lấy gió. Còn lại là các bộ phận khác như: đuôi lái gió, trục và cột để dựng máy phát, bộ phận đổi dòng điện để hợp với bình ắc qui và cuối cùng là 1 chiếc máy đổi điện (inverter) để chuyển điện từ ắc quy thành điện xoay chiều thông dụng. 

Máy phát điện tuốc bin gió thường sử dụng máy phát là loại xoay chiều có nhiều cặp cực do kết cấu đơn giản và phù hợp đặc điểm tốc độ thấp của tuốc bin gió. Các máy phát điện sử dụng năng lượng gió thường được xây dựng gần nhau và điện năng sản xuất ra được hòa vào mạng điện chung sau đó biến đổi để có được nguồn điện phù hợp. Việc sử dụng ăc quy để lưu giữ nguồn điện phát ra chỉ sử dụng cho máy phát điện đơn lẻ và cung cấp cho hộ tiêu thụ nhỏ (gia đình). Việc lưu điện vào ắc quy và sau đó chuyển đổi lại thường cho hiệu suất thấp hơn và chi phí cao cho bộ lưu điện tuy nhiên có ưu điểm là ổn định đầu ra. 

 Ngoài ra còn có một cách lưu trữ năng lượng gió khác. Người ta dùng cánh quạt gió truyền động trực tiếp vào máy nén khí. Năng lượng gió sẽ được tích trữ trong hệ thống rất nhiều bình khí nén. Khí nén trong bình sau đó sẽ được lần lượt bung ra để xoay động cơ vận hành máy phát điện. Quá trình nạp khí và xả khí được luân phiên giữa các bình, bình này đang xả thì các bình khác đang được nạp bởi cánh quạt gió. Điện sẽ được ổn dịnh liên tục. Hiện nay có 2 kiểu turbine phổ biến,đó là loại trục ngang và loại trục đứng. Trục ngang là loại truyền thống như hình trên, còn trục đứng là loại công nghệ mới, luôn quay ổn định với mọi chiều gió.

2. Lịch sử hình thành và phát triển

Cối xay gió đã được sử dụng ở Ba Tư (Iran ngày nay) vào đầu năm 200 TCN  Bánh xe gió của Heron tại Alexandria đánh dấu một trong những trường hợp được biết đến đầu tiên của máy chạy bằng sức gió trong lịch sử. Tuy nhiên, việc chiếc cối xay gió đầu tiên được biết đến thực tế được xây dựng ở Sistan, một vùng nằm giữa Afghanistan và Iran, từ thế kỷ thứ 7. Những thân cối xay gió là những trục dọc, và có cánh hình chữ nhật. Các tài liệu đầu tiên về hệ thống để phát điện bằng sức gió được lập vào năm 1887 do một người Scotland tên là James Blyth, để tạo ra năng lượng chiếu sáng cho ngôi nhà trong kỳ nghỉ của mình. Ông đã xây dựng một trục thẳng đứng chắc chắn với 10 mét chiều cao và 4 cánh quạt. Dane Poul La Cour đến xung quanh bật của thế kỷ bởi các nghiên cứu có hệ thống - trong số những thứ khác, được thiết kế khí động học trong hầm gió airfoils - khái niệm về tốc độ cánh quạt mà cánh quạt chỉ đủ để khai thác năng lượng gió trên toàn bộ diện tích cánh quạt. 

Năm 1920, Albert Bates về các nguyên tắc vật lý mà vẫn còn được sử dụng ngày hôm nay để tận dụng lợi thế của năng lượng gió là tối ưu: giảm tốc độ của lưu lượng dòng chảy để chỉ một phần ba tốc độ gió, đồng đều trên diện tích cánh quạt, được thực hiện bởi bề ngoài giảm chiều sâu của cánh quạt. Các thăng bằng hàng không cải thiện dạng hình trong những năm 50 và 60, cho phép lướt và tỷ lệ trên 50 cực kỳ nhanh chóng chạy với chỉ một lưỡi cánh quạt duy nhất. Cánh quạt với hơn hai lá được coi là lạc hậu. Theo kế hoạch của Đức tuốc bin với hai lá GROWIAN là một dự án lớn đã được lên và đưa xuống để đưa các khái niệm của Đan Mạch của các hệ thống mạnh mẽ của quyền lực trung nhiều. Nó cũng có một số lượng lớn ở Hoa Kỳ xuất khẩu một hệ thống không đồng bộ, một hoặc hai tốc độ cố định và ba cánh quạt cứng. Kể từ đó, Đan Mạch là nước có tỷ trọng lớn nhất của thế hệ năng lượng gió.