Các nhà nghiên cứu Đức đã phát triển một turbine điện gió siêu nhỏ, siêu nhẹ, có khả năng tạo ra điện ngay cả trong điều kiện gió nhẹ nhất – mở ra tiềm năng cho năng lượng tái tạo phi tập trung ở những khu vực có gió yếu, nơi trước đây được coi là không khả thi.
Hệ thống này, được phát triển bởi Viện nghiên cứu ứng dụng Polymer (IAP) ở Fraunhofer hợp tác với Tập đoàn BBF có trụ sở tại Berlin, đạt hiệu suất đáng kể ở tốc độ gió thấp, chỉ 2,7 mét/giây – thấp hơn nhiều so với tốc độ 4 mét/giây mà các turbine điện gió nhỏ thông thường yêu cầu.
Chiếc turbine điện gió mới sử dụng các cánh quạt làm từ vật liệu composite, được chế tạo bằng công nghệ đặt sợi tự động (AFP) và khuôn in 3D. Thiết kế rỗng bên trong giúp giảm 35% trọng lượng so với các cánh quạt lõi xốp truyền thống, đồng thời tăng độ bền và độ linh hoạt.
Các thử nghiệm trong đường hầm gió cho thấy turbine của IAP có thể đạt tốc độ lên tới 450 vòng/phút và đạt công suất 2.500 watt ở tốc độ gió khoảng 32,8 feet/giây (10 mét/giây).
Công suất này mạnh hơn khoảng 83% so với các hệ thống tương đương hiện có trên thị trường. Ngoài ra, hiệu suất của turbine đạt 53%, gần chạm ngưỡng lý thuyết tối đa là 59% theo định luật Betz.
Cấu trúc laminate đặc biệt cho phép cánh quạt tự uốn cong khi gió mạnh, giảm tốc độ quay để tránh quá tải mà không cần hệ thống điều khiển phức tạp.
Turbine điện gió siêu nhỏ do Viện nghiên cứu ứng dụng Polymer (IAP) ở Fraunhofer, Đức, phát triển. Ảnh: Fraunhofer IAP
"Mục tiêu của chúng tôi là tận dụng sức gió một cách hiệu quả nhất có thể để tạo ra điện năng", ông Marcello Ambrosio, trưởng nhóm mô phỏng và thiết kế thuộc bộ phận Nghiên cứu Vật liệu Polymer và Composite (PYCO) tại Viện IAP Fraunhofer, chia sẻ.
Turbine này lý tưởng cho các hộ gia đình, doanh nghiệp nhỏ hoặc khu vực nông thôn muốn tự chủ nguồn năng lượng bền vững. Năm nguyên mẫu đã được Tập đoàn BBF triển khai tại các địa điểm khác nhau để đánh giá hiệu suất theo điều kiện thực tế.
"Chúng tôi muốn chứng minh rằng người dùng cuối và doanh nghiệp có thể thiết kế hệ thống tạo năng lượng phân tán một cách cá nhân hóa và bền vững", BBF Group, đối tác dự án, nhấn mạnh.
Trong tương lai, nhóm nghiên cứu dự định cải tiến thêm thiết kế, tập trung vào các cấu trúc đơn vật liệu có thể tái chế để nâng cao tính bền vững. Công nghệ này hứa hẹn sẽ thúc đẩy việc áp dụng năng lượng gió ở quy mô nhỏ, góp phần vào mục tiêu giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.
Minh Đức (Theo Interesting Engineering, Wind Tech)
