Trong bối cảnh năng lượng tái tạo ngày càng trở nên quan trọng, turbine gió không cánh quạt (BWT) đang nổi lên như một giải pháp tiềm năng cho việc sản xuất điện sạch. Mới đây, một nghiên cứu đã sử dụng mô phỏng máy tính để xác định thiết kế tối ưu cho loại turbine này, mở ra hướng đi mới cho công nghệ năng lượng gió.
Turbine gió không cánh quạt mang lại nhiều lợi ích vượt trội so với các loại turbine truyền thống. Theo nghiên cứu của nhóm chuyên gia từ Trường Kỹ thuật James Watt, Đại học Glasgow, thiết kế này không chỉ giúp tối ưu hóa sản xuất điện mà còn đảm bảo độ bền cho cấu trúc. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Renewable Energy.
BWT có nhiều ưu điểm nổi bật như hoạt động êm ái, tiết kiệm không gian và yêu cầu bảo trì thấp nhờ vào thiết kế đơn giản. Đặc biệt, turbine này an toàn hơn cho động vật, đặc biệt là chim, vì không có cánh quạt quay nhanh có thể gây ra nguy cơ va chạm. Trong khi turbine gió truyền thống chuyển đổi năng lượng gió thành điện thông qua chuyển động quay của cánh quạt, BWT lại hoạt động theo nguyên lý dao động do xoáy (VIV).
Thay vì sử dụng cánh quạt, BWT thường có hình dạng cột trụ cao, mảnh, đung đưa trong gió. Khi gió thổi qua, nó tạo ra luồng xoáy, khiến toàn bộ cấu trúc dao động. Nếu chuyển động này khớp với tần số dao động tự nhiên của cột trụ, năng lượng sẽ được khuếch đại và chuyển đổi thành điện năng.
Trong nghiên cứu này, các kỹ sư đã áp dụng mô phỏng máy tính để tìm ra cách tối ưu hóa thiết kế BWT cho thế hệ tương lai. Họ đã xác định được kích thước lý tưởng cho cột trụ, với chiều cao 80 cm và đường kính 65 cm, giúp tối đa hóa khả năng sản xuất điện mà vẫn đảm bảo độ bền. Thiết kế này có thể tạo ra công suất lên đến 460 watt, vượt trội hơn so với các nguyên mẫu hiện tại chỉ đạt khoảng 100 watt.
Phát hiện này không chỉ quan trọng cho việc sản xuất điện mà còn đảm bảo an toàn cho cấu trúc trong điều kiện gió mạnh, với tốc độ lên đến 112 km/h. Nhóm nghiên cứu tin rằng phương pháp của họ có thể mở rộng quy mô BWT để đạt công suất 1.000 watt (1 kilowatt) hoặc hơn, đánh dấu một bước tiến lớn trong công nghệ năng lượng gió.
An Khang