Tuabin gió (wind turbine) là thiết bị cốt lõi trong các hệ thống điện gió, từ trang trại gió trên đất liền đến các dự án điện gió ngoài khơi. Tuy nhiên, một tuabin gió thể tạo ra bao nhiêu điện năng còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công suất đơn vị, tốc độ gió, kích thước cánh và thiết kế cơ khí. Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn.

1. Công suất đơn vị và sản lượng điện của tuabin gió

Mỗi tuabin gió có một công suất định mức (single unit capacity), thể hiện lượng điện tối đa mà tuabin có thể tạo ra trong 1 giờ hoạt động liên tục.

Ví dụ:

• Tuabin gió công suất 1.500 kW có thể tạo ra 1.500 kWh điện trong 1 giờ khi hoạt động ở điều kiện tiêu chuẩn.

• Đây hiện là mức công suất phổ biến tối thiểu của tuabin gió trên bờ.

Trong thực tế, khi một “cối xay gió khổng lồ” quay một vòng, nó có thể tạo ra khoảng 1,5 kWh điện, trong điều kiện gió ổn định. Với lượng điện này, bạn có thể:

• Sạc điện thoại hàng chục lần

• Vận hành TV trong 2–3 giờ

2. Tốc độ quay cánh tuabin và hiệu suất phát điện

Tuabin gió quay như thế nào?

• Tuabin bắt đầu quay khi tốc độ gió đạt khoảng 3 m/s

• Trung bình, cánh quạt quay khoảng 15–20 vòng/phút

• Mỗi vòng quay mất khoảng 4 giây, tương đương 900 vòng/giờ

Với tuabin 1.500 kW:

• Điện năng lý thuyết mỗi vòng quay ≈ 1,67 kWh

• Thực tế khoảng 1,5 kWh do tổn hao hệ thống

Tuabin gió trên bờ và ngoài khơi khác nhau thế nào?

• Tuabin gió trên bờ:

  • Công suất phổ biến: 1.500 – 2.500 kW

  • Chi phí đầu tư thấp hơn

• Tuabin gió ngoài khơi:

  • Công suất lớn: từ 3.000 kW trở lên

  • Hiệu suất cao hơn do gió mạnh và ổn định

👉 Công suất càng lớn → sản lượng điện càng cao → chi phí đầu tư cũng lớn hơn.

3. Vì sao tuabin gió quay chậm nhưng vẫn tạo ra nhiều điện?

Nhiều người cho rằng cánh quạt quay càng nhanh thì phát điện càng nhiều, nhưng điều này không đúng.

• Cánh quạt quay chậm để đảm bảo an toàn và độ bền cơ khí

• Bên trong tuabin có hộp số (gearbox) dạng bánh răng hành tinh

• Khi cánh lớn quay 1 vòng, trục bên trong có thể quay nhiều vòng hơn, giúp máy phát điện hoạt động hiệu quả

Nếu cánh quạt quay quá nhanh:

• Rotor có thể bị hỏng

• Tuabin mất cân bằng

• Nguy cơ gãy cánh hoặc phá hủy toàn bộ hệ thống

👉 Vì vậy, khi gió quá mạnh, tuabin gió sẽ tự động dừng hoạt động để đảm bảo an toàn.

4. Số lượng cánh quạt ảnh hưởng thế nào đến hiệu suất?

Hầu hết tuabin gió hiện nay đều có 3 cánh, vì:

• 3 cánh tạo ra cân bằng động lực học tốt

• Hiệu suất cao hơn 4 cánh

• Tiết kiệm chi phí sản xuất và vận hành

Việc tăng lên 4 cánh:

• Chi phí tăng mạnh

• Hiệu quả phát điện tăng không đáng kể
  👉 Không mang lại hiệu quả kinh tế.

5. Cách tăng sản lượng điện của tuabin gió

Cách hiệu quả nhất để tăng sản lượng điện không phải là tăng tốc độ quay, mà là:

Tăng kích thước cánh quạt

• Cánh càng dài → diện tích đón gió càng lớn

• Chuyển đổi được nhiều năng lượng gió hơn

Ví dụ:

• Tuabin 2 MW: cánh dài 48 – 59 m

• Tuabin 5 MW: cánh dài trên 60 m

Đây cũng là lý do các tuabin hiện đại:

• Quay chậm

• Kích thước rất lớn

• Có khả năng phát điện vượt trội

Kết luận

Sản lượng điện của tuabin gió phụ thuộc vào:

• Công suất đơn vị

• Tốc độ và sự ổn định của gió

• Kích thước và thiết kế cánh quạt

• Hệ thống cơ khí và hộp số bên trong

👉 Tuabin gió hiện đại được thiết kế để tối ưu hiệu suất, đảm bảo an toàn và khai thác tối đa năng lượng gió, góp phần quan trọng vào quá trình chuyển đổi sang năng lượng tái tạo bền vững.