Theo tin các báo, ngày 15.4.2010, Thủ tướng Chính phủ đã đồng ý về chủ trương việc xây dựng thí điểm nhà máy sản xuất điện gió ở Ninh Thuận với công suất khoảng 30MW, do tập đoàn Điện lực Việt Nam làm chủ đầu tư, trên cơ sở đó sẽ rút kinh nghiệm để triển khai rộng rãi tại các địa điểm khác.
Nhân dịp này, xin tóm lược một công trình nghiên cứu vừa được công bố trên Tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA (Biên bản của Hàn lâm viện Khoa học quốc gia Hoa Kỳ). Theo đó một sự kết nối thông minh giữa các trại điện gió sẽ cho phép điều hoà điện sản xuất. Như bạn đọc sẽ thấy, điều kiện thực thi nghiên cứu không thể đem áp dụng ở nước ta – nhưng đó cũng là trường hợp chung của các nghiên cứu ứng dụng! Tuy nhiên, hướng nghiên cứu và những kết quả của nó không phải là không gợi mở cho các nhà khoa học trong nước – có thể kết hợp với các nước láng giềng – một vài suy nghĩ cho tương lai của ngành năng lượng tái tạo rất quan trọng này.
Nhược điểm chủ yếu của điện gió là sự phụ thuộc vào chế độ gió ở nơi sản xuất (gió yếu quá không đủ làm quay cánh quạt hoặc mạnh quá buộc nhà máy phải cho lệnh ngừng vì nguy hiểm). Nghiên cứu của bốn nhà khoa học Mỹ thuộc hai viện đại học Delaware và Stony Brook, do GS Willett Kempton đứng đầu, cho thấy nếu các trại điện gió ở những nơi có chế độ gió khác nhau được kết nối với nhau và hỗ trợ lẫn nhau thì sự phụ thuộc vào chế độ gió giảm rõ rệt.
Cụ thể, nhóm nghiên cứu đã tạo ra một mạng ảo gồm 11 trại điện gió (cũng ảo!) mỗi trại có một cột điện với công suất 5 MW, đặt ở ngoài biển dọc theo bờ biển miền đông nước Mỹ, từ nam lên bắc (hai đầu cách nhau 2.500 km), và dựa trên các dữ kiện có được về chế độ gió ở các địa điểm này (trong 5 năm trời, từ 1.1.1998 - 31.12.2002) để tính lại sức gió ở các địa điểm nói trên, ở độ cao 90m, là chiều cao của các cột điện gió (vì các máy đo gió được đặt ở độ cao thấp hơn – thường là 5m so với mặt biển, có nơi ở 40m). Từ đó, tính toán sản lượng điện của mỗi trại trong suốt thời kỳ nói trên, theo hai giả thuyết: các trại biệt lập hoặc kết nối với nhau.
Tính toán dĩ nhiên tuân theo các quy luật vật lý, với giả định là cánh quạt của tuốc-bin không thể quay nếu gió có vận tốc dưới 3,5m/s (12,6 km/h), hoặc được lệnh ngừng (vì lý do an toàn) nếu gió mạnh hơn 30m/s (108 km/h), và đạt công suất tối ưu khi tốc độ gió vượt qua 13m/s (46,8 kh/h). Kết quả được diễn giải qua một con số “năng suất” (tiếng Anh: Capacity Factor, viết tắt là CF), tỉ lệ của sản lượng thực và sản lượng thiết kế – một máy điện có công suất 5MW có sản lượng thiết kế hàng năm là 5 x 8600 MWh. Các tác giả cung cấp CF tính hàng giờ trong suốt năm năm.
Việc kết nối các trại điện gió ở những địa điểm có chế độ gió khác nhau cho phép nghĩ rằng khi ở một địa điểm này không có gió thì một địa điểm khác có gió mạnh, và sản lượng tối đa đạt được sẽ chuyển đến nơi kia, khiến cho trong mạng lúc nào cũng có điện. Tuy nhiên, những nghiên cứu trước đó ở một vài nước châu Âu chung quanh ý tưởng kết nối các trại điện gió, cho thấy sự kết nối các trại ở gần nhau (như ở Anh) không dẫn tới sự cải thiện đáng kể nào. Chính vì thế mà các tác giả đã nghiên cứu hệ số tương quan giữa rất nhiều địa điểm trước khi chọn chỗ “đặt ” các trại điện gió trong mạng của mình.
Nói chung, hai trạm đo gió ở quá gần nhau sẽ cho kết quả có hệ số tương quan lớn (chế độ gió gần giống nhau), do đó “kết nối thông minh” mà các tác giả đề nghị là sự kết nối giữa các trại ở xa nhau (và có hệ số tương quan về chế độ gió rất nhỏ). Sự chọn lựa địa điểm lập trại điện gió, vì thế cũng cần được tính toán trước chứ không phải đợi có các trại rồi mới kết nối. Các trại ảo trong bài báo không trùng hợp với sáu dự án mà một vài tiểu bang (chủ yếu ở phía bắc Mỹ) đã quyết định sẽ thực hiện – với tổng công suất đạt 1.700 MW, công suất của một nhà máy điện nguyên tử cỡ lớn.
Kết quả của tính toán trong mô hình 11 trại này (trại “ảo” nhưng có dữ kiện đo gió thực) cho thấy, CF của hệ thống kết nối không bao giờ xuống số không – trong khi mỗi trại, nếu cô lập, đều có những giai đoạn có CF bằng không hoặc vì không đủ gió, hoặc vì phải ngừng chạy vì bị bão lớn. Ngược lại, CF của các trại biệt lập có những lúc đạt mức tối đa là 1, nhưng CF của hệ thống kết nối thì không, mà thường dao động chung quanh mức trung bình của hệ thống trong suốt thời gian thí nghiệm.
Bài báo còn đi vào chi tiết hoạt động của hệ thống trong những thời điểm có thời tiết đặc biệt, như gió to bão lớn ở một vùng, hoặc cao áp kéo dài và phủ lên một vùng rộng lớn (khiến cho cả vùng ít gió)…, và chứng minh tính điều hoà của hệ thống.
Sau cùng, các tác giả cũng dựa trên giá thị trường ở châu Âu, nơi đã có nhiều trại điện gió ngoài biển, cũng như đã có một đường dây điện cao thế đặt dưới biển, để tính toán giá thành của hệ thống, và chứng minh tính kinh tế của việc kết nối các trại điện gió ngoài biển bằng đường dây cao thế. Cụ thể, ngoài hiệu quả về việc điều hoà sản xuất điện như đã nói, việc kết nối hệ thống làm tốn thêm chưa tới 15% giá thành của các trại cộng lại, và rẻ hơn so với các phương pháp trữ điện khác đang được nghiên cứu (trữ điện khi các trại điện gió đạt sản lượng tối đa trong mùa gió, để phân phối lại khi cần thiết). Một trạm trữ điện bằng cách dùng điện dư thừa để bơm nước hoặc nén không khí vào một hồ dự trữ, và cho nước hoặc khí nén trào ra, chạy một tuốc-bin sản xuất điện khi yêu cầu lên cao điểm, có giá thành ngang với giá của trại điện gió.
xaydungvietnam.vn - theo congnghemoi