CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION SEVEN

PHƯƠNG PHÁP TUA BIN GIĨ KHƠNG KHÍ Ở ĐỘ CAO LỚN
Phạm Hải Minh(1), Nguyễn Vũ Nhật Nam(1), Tào Thị Quỳnh Anh(2),
TS. Nguyễn Đức Tuyên
(1) Sinh viên khoa Hệ Thống Điện Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
(2) Sinh viên Viện Kinh tế và quản lí Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Tác giả liên hệ:

Ý TƯỞNG
Ở nước ta những năm gần đây đã có những bước tiến mạnh mẽ về phát triển năng
lượng điện gió, tiềm năng với hơn 39% tổng diện tích Việt Nam được ước tính là có
tốc độ gió trung bình hàng năm lớn hơn 6m/s, ở độ cao 65m, tương đương với tổng
công suất 512 GW. Và hơn 8% diện tích Việt Nam có tiềm năng gió rất tốt (tốc độ gió
ở độ cao 65m là 7-8 m/giây), có thể tạo ra hơn 110 GW. Qua đây, tơi muốn đề xuất dự
án Tuabin gió khơng khí ở độ cao lớn hay còn gọi là Airborne Wind Energy System
(AWES) nhằm khai thác tối đa và phát triển tiềm năng của điện gió tốt hơn. [1]
Hệ thống năng lượng gió trên khơng (Airborne Wind Energy System-AWES), là một
loại chuyển đổi năng lượng gió mới được hình thành để sản xuất điện. Hệ thống mới
này sử dụng cánh hoặc máy bay có dây buộc bay để tiếp cận gió thổi ở các tầng khí
quyển mà các tuabin gió truyền thống khơng thể tiếp cận được.
Từ khóa: AWE; AWES, Hệ thống năng lượng gió trên khơng, Tuabin gió khơng khí ở độ cao lớn.

1. GIỚI THIỆU
Ở nước ta những năm gần đây đã có những

gió khơng khí ở độ cao lớn hay còn gọi là

bước tiến mạnh mẽ về phát triển năng

Airborne Wind Energy System (AWES) nhằm

lượng điện gió, tiềm năng với hơn 39% tổng

khai thác tối đa và phát triển tiềm năng của

diện tích Việt Nam được ước tính là có tốc

điện gió tốt hơn. [1]

độ gió trung bình hàng năm lớn hơn 6m/s,
ở độ cao 65m, tương đương với tổng công

2.PHƯƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG

suất 512 GW. Và hơn 8% diện tích Việt Nam

2.1 PHÂN LOẠI

có tiềm năng gió rất tốt (tốc độ gió ở độ cao

•

Tuabin gió trên khơng (Airborne Wind

65m là 7-8 m/giây), có thể tạo ra hơn 110

Energy System) bao gồm hai loại thiết

GW. Qua đây, tôi muốn đề xuất dự án Tuabin


bị năng lượng[2]:

140 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO


CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION SEVEN

•

•

Trạm mặt đất (Ground Gen-AWES):

•

Trạm mặt đất cố định được cho là một

phù hợp ở độ cao từ 300-10000m và

phương án dễ dàng tiếp cận và khả

tối ưu là từ 300-1000m

thi hơn so với trạm di chuyển. Nó có
2 chu trình tạo ra năng lượng là chu

Trạm di chuyển (Fly Gen -AWES):phù

trình sản xuất (Generation phase) và


hợp ở độ cao từ 300-10000m và tối

chu trình phục hồi (Recovery phase).

ưu là từ 300-1000m
•

2.2 PHÂN TÍCH CHUNG
Trong các hệ thống Trạm mặt đất năng
lượng điện được sản xuất trên mặt đất
bằng công việc cơ học được thực hiện bởi
lực kéo, truyền từ máy bay đến hệ thống

Trạm mặt đất di chuyển có hệ thống
phức tạp hơn nhằm mục đích cung
cấp một dịng điện ln ln tích cực
mà làm có thể đơn giản hóa kết nối
của họ với lưới điện.

mặt đất thông qua một hoặc nhiều sợi dây

Các hệ thống Trạm di chuyển này sử dụng

thừng, tạo ra chuyển động của máy phát

tuabin gió trên máy bay để tạo ra điện.

điện. Các hệ thống Trạm mặt đất có thể

Những chiếc máy bay này có thể có nhiều


được phân loại thành các trạm mặt đất cố

hình thức, chẳng hạn như máy bay có cánh,

định và di chuyển.

máy bay 4 cánh quạt, hoặc thậm chí bóng

Hình 1. Ground -Gen mặt đất cố định

Hình 3. Các hệ thống Fly-Gen
bay. Trong khi các hệ thống Trạm di chuyển
có cánh duy trì trên khơng bằng cách sử
dụng lực nâng được tạo ra từ cánh của

Hình 2. Trạm mặt đất di chuyển

chúng tương tự như hầu hết các hệ thống
DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 141


CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION SEVEN

Trạm mặt đất, các hệ thống máy bay 4 cánh

năng lượng điện, tận dụng tối đa

quạt [3] phụ thuộc vào lực đẩy từ cánh quạt


năng lượng của gió đem lại

và các hệ thống Trạm di chuyển sử dụng

- Có thể đáp ưng nhu cầu năng lượng

nổi nhẹ hơn khơng khí. Khơng có vấn đề

của nước ta cũng như trên thế giới

phương pháp ở trên cao, hệ thống Trạm di
chuyển sử dụng tuabin để tạo ra điện trên

không làm ảnh hưởng đến mơi trường
•

Thách thức:

máy bay và truyền tảỉ xuống đất thơng qua

- Thử thách cất cánh, hạ cánh là một

một sợi dây thừng đặc biệt mang cáp điện.

vấn đề khó khăn về tự động hóa phải

Trạm di chuyển sản xuất điện liên tục trong

đòi hỏi để nghiên cứu.


khi hoạt động ngoại trừ trong quá trình cất

- Cáp rất dài cần đảm bảo độ ổn định,

cánh và hạ cánh.

an toàn là một khó khăn lớn
-Sự khó khăn của thời tiết làm ảnh
hưởng đến chu trình bay của thiết bị

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
•

•

Kết Quả:

Ứng dụng thực nghiệm:
- Vào tháng 12 năm 2016, Makani lần

Năng lương gió ở độ lớn cao là 1 tài

đầu tiên vận hành một nguyên mẫu

nguyên rất hứa hẹn cho việc sản xuất

600 kW với sải cánh 28 mét. Kể từ

bên vững năng lượng điện với lượng


tháng 8 năm 2018, Makani đã vận

năng lượng của gió thổi từ 300 đến

hành một địa điểm thử nghiệm diều

1000m so với mặt đất sẽ có thể trích

năng lượng trên Hawaii.

[6]

xuất hơn 1800TW lớn hơn khoảng 100

- Ở các nước EU, các nước đã phát triển

lần so với nhu cầu năng lượng hiện nay

thành công hệ thống Skypull 1 MW

trong khi năng lượng gió chỉ cung cấp

gấp đơi tuabin gió cơng suất định mức

bề mặt 400TW [4].

tương tự, được lắp đặt ở cùng một vị trí.

Gió trong khí quyển có xu hướng nhanh


Máy bay khơng người lái có kích thước

hơn và nhất quán hơn gió bề mặt, điều

nhỏ hơn 7 lần so với cánh quạt tuabin

này đặt ra một cơ hội thú vị để thu hoạch

gió truyền thống và hoạt động ở độ

năng lượng với tốc độ cao hơn với gió

cao 200-600 mét, giảm 90% tác động

trong khí quyển so với gió bề mặt.

thị giác. Chi phí năng lượng được quy

[5]

• Cơ hội:

đổi (LCoE) cho hệ thống Skypull 1MW

- Không chiếm nhiều diện tích đất

sẽ thấp hơn 30% so với các tuabin gió

- Giá thành rẻ hơn so với việc lắp đặt


truyền thống ở các vị trí có gió thấp

những cột tuabin gió thơng thường

- Tiềm năng của Tua bin gió trên không

- Là một nguồn tài nguyên vô hạn rất

đối với Việt Nam: Nước ta thuộc khu

hứa hẹn cho việc sản xuất bền vững

vực nhiệt đới gió mùa ẩm. Khơng

142 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO


CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION SEVEN

những thế, chúng ta có vùng biển

[4] K. Marvel, B. Kravitz, and K. Caldeira, “Geophysical

rộng lớn => có thể phát triển loại

Limits to Global Wind Power,” Nat. Clim. Change 3,

hình này trên lãnh thổ nước ta trên
vùng núi và ngoài biển mà không
ảnh hưởng đên thương mại hay kinh


118 (2013).
[5] C. Archer and K. Caldeira, “Global Assessment of
High-Altitude Wind Power,” Energies 2, 307 (2009).
[6] https://
en.wikipedia.org/wiki/Makani_

tế chính trị.

[6] />
4. KẾT LUẬN

T9ErIxh7pDtErXFnORrJNJFbJ2P7cxM7o

Các thiết bị năng lượng gió trong khơng khí
ở độ cao lớn đặt ra cho chúng ta rất nhiều
cơ hội vì nước ta có đường bờ biển trải dài

[7] />skypull-airborne-wind-energy?fbclid=IwAR2kTVAaTRl0JlLPERLh3jY61QbUq1AvSD-OdO71PhR2cFn0FPmoNDF6m9M

từ Bắc vào Nam, khí quyển thuận lợi, mơi
trường nhiệt đới gió mùa ẩm, hồn lưu
gió tích cực có thể đáp ưng nhu cầu năng
lượng của nước ta cũng như trên thế giới
không làm ảnh hưởng đến môi trường .
Tuy nhiên bên cạnh đó cũng xuất hiện
những thách thức khó khăn về cơng
nghệ, kĩ thuật. Để thương mại hóa, hiện
thực hóa vấn đề này, chúng ta cần có
nhiều dự án nghiên cứu được Chính Phủ

đầu tư một cách nghiên túc vì nó có thể
là nguồn năng lượng chính thay thế cho
nguồn năng lượng hóa thạch hiện giờ.

TÁC GIẢ Ý TƯỞNG
Phạm Hải Minh 20181223 Là sinh viên
KTĐ, K63 Viện Điện, Trường Đại học Bách
khoa Hà Nội. Hướng nghiên cứu hiện tại là
điện gió.
Mail:
Nguyễn Vũ Nhật Nam 2018 Là sinh viên
KTĐ, K63 Viện Điện, Trường Đại học Bách
khoa Hà Nội. Hướng nghiên cứu hiện tại là
điện gió.
Mail:
Tào Thị Quỳnh Anh 20181941 Là sinh viên
Kinh Tế Công Nghiệp K63, Viện Kinh Tế và
Quản Lí Hướng nghiên cứu hiện tại là điện
gió. Mail:

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1]. />
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

va-trien-vong-phat-trien-nang-luong-tai-tao-viet-

Ts. Nguyễn Đức Tuyên: Tốt nghiệp Trường

nam.html


Đại học Bách khoa Hà Nội (2006), thạc sĩ

[2] Airborne wind energy: basic concepts and
physical foundations. U. Ahrens, M. Diehl, R.

(2009) và tiến sĩ (2012) từ Viện công nghệ

Schmehl (Eds.), Airborne wind energy, Springer,

Shibaura. Thầy hiện đang là giảng viên

Berlin (2013), pp. 3-22 [Chapter 1]

tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội với

[3] A. Cherubini et al., “Airborne Wind Energy
Systems: A Review of the Technologies,” Renew.
Sustain. Energy Rev. 51, 1461 (2015).

chuyên ngành nghiên cứu là năng lượng
tái tạo

DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 143