Tua bin gió trục dọc có thể giảm chi phí năng lượng gió ngoài khơi

Một nghiên cứu mới của Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia (Sandia) cung cấp một cửa sổ về tính khả thi về kinh tế và kỹ thuật cho việc lắp đặt ngoài khơi nước sâu của một thiết kế tuabin gió ít phổ biến: tuabin gió trục thẳng đứng, hoặc trái ngược với phương ngang tuabin gió trục thường thấy trên và ngoài khơi.

Nghiên cứu đã xác định một thiết kế hệ thống được tối ưu hóa để tạo ra ước tính chi phí năng lượng được cân bằng hệ thống (LCOE) cho năm kịch bản tiềm năng, chẳng hạn như LCOE có thể trông như thế nào ngày nay, hoặc chi phí có thể trở thành khi công nghệ đáo hạn. Các dự báo LCOE cho hệ thống được tối ưu hóa trong nghiên cứu phản ánh một phân tích chuyên sâu, cập nhật về công nghệ mới, tối ưu hóa hệ thống và các yếu tố khác liên quan đến thiết kế VAWT.

Nhìn chung, nghiên cứu dự đoán rằng LCOE có thể thấp tới 110 đô la mỗi giờ nếu hệ thống bao gồm các tiến bộ kỹ thuật dự đoán để đạt được một thiết kế tối ưu. Dự kiến ​​LCOE ngắn hạn, hoặc những gì hệ thống ước tính sẽ có giá hôm nay, được dự đoán là 213 đô la mỗi megawatt giờ (MWh). Những người đóng góp đáng kể nhất để giảm chi phí? Một thiết kế nền tảng được tối ưu hóa, tiến bộ trong vật liệu và thiết kế kết cấu cánh quạt, các chiến lược kiểm soát để tối ưu hóa sản xuất năng lượng và giảm tỷ lệ tài chính tương đương với các tuabin gió trên đất liền.

Mặc dù thiết kế VAWT đã được nghiên cứu tại Hoa Kỳ từ những năm 1970, nhưng các thiết kế ban đầu được nghiên cứu nhỏ hơn, đó là một bất lợi cho VAWT vì chúng không thực hiện tốt như các thiết kế trục ngang ở quy mô nhỏ hơn. Ngoài ra, vật liệu composite là không phổ biến. Các nghiên cứu được tạo ra bởi Sandia vào thời điểm đó dựa vào các lưỡi nhôm được phân đoạn, dễ bị mỏi.

Giờ đây, quy mô lớn hơn của tuabin gió ngoài khơi và các vật liệu cải tiến cho thấy các thiết kế VAWT có thể có những lợi thế và lợi ích nhất định cho việc lắp đặt năng lượng gió ngoài khơi. Ví dụ, các thiết kế VAWT có trọng tâm thấp hơn, điều này sẽ làm giảm chi phí nền tảng.

“Từ góc độ hệ thống, đó có thể là một bước đột phá lớn đối với gió nổi ngoài khơi, trong đó nền tảng là đóng góp lớn nhất cho chi phí hệ thống”, Brandon Enni, trưởng bộ phận kỹ thuật ngoài khơi của Sandia cho biết. “Tua bin chiếm khoảng 65% chi phí hệ thống cho các nhà máy gió trên đất liền, so với chỉ khoảng 25% cho các khu vực ngoài khơi nước sâu. Sự khác biệt này mở ra cơ hội cho các thiết kế tuabin gió hoàn toàn khác so với những gì sẽ được phát triển cho đất liền các ứng dụng dựa trên cơ sở, có thể giảm đáng kể chi phí cho năng lượng gió ngoài khơi. “

Như được chỉ ra trong nghiên cứu, chi phí nền tảng giảm cho thiết kế VAWT đã giảm LCOE, mặc dù so sánh trực tiếp với thiết kế trục ngang có giá trị để hiểu rõ hơn so sánh LCOE tương đối.

Báo cáo hiện tại thể hiện nỗ lực áp dụng dữ liệu chi phí toàn diện cho trang web đại diện và thiết kế tối ưu hóa, nêu rõ cách thức hệ thống VAWT được tối ưu hóa có thể tác động đến LCOE và cung cấp dữ liệu chi phí để hiểu vai trò của VAWT trong việc phát triển nguồn năng lượng khổng lồ ngoài khơi. Dự án cuối cùng báo cáo từ dự án tuabin gió trục dọc nổi ngoài khơi do Sandia dẫn đầu có thể được truy cập bằng cách truy cập https://energy.sandia.gov/energy/renewable-energy/wind-power/offoor-wind/.