SKWID - hệ thống tua-bin khai thác đồng thời năng lượng gió và hải lưu của Nhật

Hiện nay, những hệ thống khai thác năng lượng tái tạo từ gió và dòng hải lưu không hiếm. Nhưng mới đây, công ty MODEC (Mitsui Ocean Development & Engineering Co.) của Nhật đã công bố họ sắp sửa thử nghiệm SKWID - hệ thống đầu tiên có thể khai thác cùng lúc cả 2 nguồn năng lượng trên.

SKWID (viết tắt của Savonius Keel and Wind Turbine Darrieus) là một hệ thống nổi được neo tại chỗ với một tua-bin gió Savonius "chìm bên dưới" và một tuabin gió Darrieus dạng trục đứng trên mặt nước. Cả 2 đều được kết nối với một hệ thống bánh răng/máy phát, cho phép thiết bị tạo ra điện từ dòng hải lưu, gió biển hoặc cả 2. Thêm vào đó, hoạt động xoay của tua-bin Savonius có thể bổ trợ cho tua-bin gió phía trên khi gió lặng và cần quán tính.

Thiết kế của tua-bin Darrieus khiến nó có thể quay từ trái sang phải hoặc ngược lại, vì vậy nó hoạt động không phụ thuộc vào hướng gió. Trong khi đó, tua-bin Savonius dù chỉ có thể quay một chiều nhưng cũng không phụ thuộc vào hướng dòng hải lưu. Theo MODEC thì tua-bin này có thể khai thác điện với cả những dòng hải lưu yếu nhất và không bị ảnh hưởng bởi sự sinh sôi của các sinh vật biển trên các gầu xoay dạng bán xy-lanh. Ngoài ra, do tua-bin không quay nhanh bằng tốc độ dòng hải lưu nên nó cũng được xem là an toàn đối với môi trường biển.

SKWID được neo tại tại những vùng biển động và thiết kế của máy phát trên mặt biển và tua-bin Savonius bên dưới sẽ giữ trọng tâm thấp cho hệ thống. Thêm vào đó, ụ nổi hình tròn phía trên được gắn vào cấu trúc trung tâm bằng các gờ cao su dẻo giúp nó đung đưa theo nhịp sóng trong khi vẫn giữ được độ ổn định và duy trì hoạt động của các tua-bin và máy móc tích hợp.

Theo một báo cáo trên kênh NHK News, một trong số các hệ thống SKWID đầu tiên sẽ được thiết lập và thử nghiệm ngoài khơi Nhật Bản vào mùa thu tới. Tua-bin gió sẽ cao hơn mặt biển 47 m, tua-bin hải lưu bên dưới có đường kính 15 m. Khi hoạt động cùng nhau, cả 2 tua-bin có thể tạo ra đủ điện để cung cấp cho khoảng 300 ngôi nhà.

Tại sao Tua-bin gió Savonius lại được sử dụng dưới mặt nước?

Tua-bin Savonius được phát minh bởi kỹ sư người Phần Lan - Sigurd Johannes Savonius vào năm 1922. Đây là một dạng tua-bin gió trục đứng (VAWT) đơn giản bao gồm các gầu dạng bán xy-lanh lắp trên trục quay hoặc một khung sườn. Nhìn từ trên xuống, các gầu trông giống như hình chữ S theo mặt cắt ngang. Do có độ cong, các gầu chuyển động chậm hơn khi ngược gió. Vì vậy, tua-bin Savonius không giải phóng được nhiều năng lượng gió bằng các loại tua-bin thông thường có cùng kích thước. Cũng do tính hiệu quả khi khai thác năng lượng gió không cao nên tua-bin Savonius thường được dùng để đo tốc độ gió. Trái lại, những chiếc tua-bin Savonius kích thước lớn hiện đang được tích hợp vào các phao đánh dấu vùng nước sâu ngoài khơi và khai thác năng lượng từ dòng hải lưu.

Tua-bin Darrieus cũng là một dạng tua-bin gió trục đứng với thiết kế gồm các lá khí động lắp trên một trục xoay. Sáng chế của tua-bin được trao cho kỹ sư người Pháp - Georges Jean Marie Darrieus vào năm 1931.

Nguồn: MODEC; Gizmag