Turbine gió hoạt động như thế nào?

G.Minh12:51 01/05/2020

Năng lượng gió là nguồn năng lượng sạch, vô tận và miễn phí. Để sử dụng nguồn năng lượng này con người đã tạo ra các turbine gió nhằm biến đổi năng lượng gió thành điện năng phục vụ cho đời sống con người.

Vậy turbine gió hoạt động như thế nào?

Các turbine gió chuyển năng lượng của gió thành năng lượng cơ học và phát ra điện. Turbine gió được đặt trên trụ cao để đón năng lượng gió giúp tốc độ quay nhanh hơn và ít bị các luồng gió bất thường. Turbine gió có thể sử dụng cung cấp điện cho nhà cửa hoặc xây dựng, chúng có thể nối tới một mạng điện để phân phối mạng điện ra rộng hơn.

Turbine gió chuyển năng lượng của gió thành năng lượng cơ học và phát ra điện.

Hiện có 2 loại turbine gió, được lắp đặt trên đất liền hoặc ngoài khơi. Tháp turbine gió có thể lên tới 100m. Turbine gió có cấu tạo từ 2 hoặc 3 cánh quạt, chiều dài cánh từ 35-60m. Được thiết kế có thể quay dưới tác động của sức gió từ 10km/h trở lên. Tốc độ gió tối ưu là 50km/h. Tuy nhiên, khi gió quá mạnh (trên 90km/h), turbine gió sẽ ngưng hoạt động để đảm bảo an toàn.

Khi cánh quạt quay, nó khởi động trục quy tốc độ thấp bên trong vỏ turbine. Tốc độ quay của trục từ 30-60 vòng/ phút chưa đủ để tạo ra điện. Nhưng trục quay sẽ liên kết với hộp số bên trong làm tốc độ quay tăng cao lên tới 1.200-1.500 vòng/ phút. Trục quay thứ hai này liên kết trực tiếp với máy phát điện. Máy phát có nhiệm vụ biến đổi động năng thành điện năng. Điện sau đó được đưa tới trạm biến áp qua hệ thống dây điện hoặc cáp ngầm để tăng áp trước khi hòa vào lưới điện.

Trạm gốc 5G tiêu tốn điện năng nhiều hơn gần 70% so với 4G

Trong quá trình xây dựng và triển khai mạng 5G thì yếu tố năng lượng sẽ được đưa lên hàng đầu vì nó tiêu tốn nhiều năng lượng hơn 4G.

Theo tính toán thì các công ty viễn thông chi trung bình 5% đến 6% chi phí hoạt động cho năng lượng ngoại trừ chi phí khấu hao. Và chi phí này dự kiến sẽ tăng lên khi các công ty viễn thông chuyển sang triển khai mạng 5G.

Trong một báo cáo với tựa đề: "Các nhà khai thác đối mặt với khủng hoảng chi phí điện năng" Matt Walker - nhà phân tích của MTN Consulting cho biết, một trạm gốc 5G điển hình sẽ tiêu thụ mức năng lượng gấp đôi hoặc hơn gấp đôi trạm gốc 4G. Và chi phí năng lượng có thể tăng hơn nữa ở tần số cao hơn, do nhu cầu cần nhiều ăng-ten hơn và cần một hệ thống tế bào nhỏ (small cell) dày đặc hơn. Các thiết bị điện toán biên cần thiết để hỗ trợ xử lý cục bộ và các dịch vụ internet vạn vật (IoT) mới cũng sẽ bổ sung vào việc sử dụng năng lượng cho toàn bộ mạng.

Yêu cầu về công suất tiêu thụ điện năng trên các trạm gốc 2G, 2-4G và 5G của Huawei

Tuy việc ước tính chính xác mức tiêu thụ còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưng MTN Consulting cho biết ngành công nghiệp đều nhận định là 5G sẽ tăng gấp đôi đến gấp ba mức tiêu thụ năng lượng cho các nhà khai thác di động.

Các cảnh báo về việc tiêu thụ nhiều điện năng hơn xuất phát từ một số nhà khai thác di động ở Trung Quốc, nơi đang dẫn đầu thế giới về triển khai 5G. Vào tháng 11 năm 2019, Phó Chủ tịch điều hành nhà khai thác di động China Mobile của Trung Quốc ông Li Zhengmao cho biết, chi phí điện năng của nhà mạng đang tăng nhanh khi triển khai mạng 5G. Tuy nhiên, Li Zhengmao cho biết các trạm gốc 5G đang truyền tải lưu lượng gấp năm lần so với khi chỉ có 4G do đó đẩy mức tiêu thụ điện năng tăng lên. Các nhà khai thác đang tìm kiếm sự trợ giúp từ chính phủ Trung Quốc trong vấn đề này.

Theo dữ liệu của Huawei về nhu cầu của khối thu phát vô tuyến (RRU) và khối xử lý trung tâm (BBU) trên mỗi trạm gốc, trạm 5G điển hình có nhu cầu tiêu thụ năng lượng hơn 11,5 kilowatt, tăng gần 70% từ một trạm gốc triển khai kết hợp 2G, 3G và 4G. Các trạm gốc 5G có công suất lớn, vùng phủ sóng rộng (trạm gốc macro) có thể yêu cầu một số thành phần mới, tiêu thụ nhiều điện năng, bao gồm bộ thu phát sóng vi ba hoặc sóng milimet, mạch tích hợp cỡ lớn dùng cấu trúc mảng phần tử logic mà người dùng có thể lập trình được (FPGA), bộ chuyển đổi dữ liệu nhanh, bộ khuếch đại công suất cao / tập âm thấp và ăng ten MIMO tích hợp.

Trạm gốc 5G tiêu tốn điện năng nhiều hơn so với 4G

Ngoài việc sử dụng nhiều năng lượng hơn trong mạng truy cập vô tuyến 5G (5G RAN), các nhà mạng cũng đang triển khai các tài nguyên điện toán biên để hỗ trợ các ứng dụng có độ trễ thấp và dịch vụ IoT. Tập đoàn chuyên về thiết bị điện của Pháp Schneider Electric dự đoán rằng, với 5G thì việc phân phối điện sẽ cần hàng trăm nghìn hoặc thậm chí hàng triệu trung tâm dữ liệu nhỏ trên toàn cầu.

Mặc dù các nhà khai thác di động Trung Quốc có thể đi trước một chút so với các nhà mạng khác về triển khai 5G và bài học về hiệu quả năng lượng nhưng các nhà khai thác khác cũng đã xem xét về vấn đề này.

Vào tháng 3 vừa qua, John Stankey - Giám đốc điều hành nhà mạng AT&T của Mỹ nói rằng là một phần trong nỗ lực chung của công ty nhằm giảm chi phí, AT&T đang xem xét các cơ hội để tận dụng các kiến trúc khác nhau để giảm chi phí về năng lượng.

Báo cáo của MTN Consulting nhận định: "Điều quan trọng trong một thế giới mà mạng 5G đang phát triển, các công ty viễn thông sẽ phải đối mặt với sự gia tăng đáng kể trong hóa đơn tiền điện của họ. Để giải quyết vấn đề này, các công ty viễn thông sẽ cần phải đưa ra các giải pháp ở các cấp độ từ tổ chức, kiến trúc mạng cho đến trạm gốc".

Phan Văn Hòa

Lắp chung điều hòa cho 2 phòng có thực sự tiết kiệm? Đối với những gia đình có nhiều phòng nhỏ, nhiều người cho rằng có thể lắp đặt 1 điều hòa cho 2 phòng để tiết kiệm chi phí. Những ngày hè nắng nóng đã đến, nhu cầu lắp đặt điều hòa của các gia đình tăng cao, kéo theo đó là khoản chi phí mua sắm và tiền điện không hề nhỏ cho...