Trong bối cảnh toàn cầu đang đối mặt với khủng hoảng khí hậu và yêu cầu cấp thiết về chuyển đổi sang năng lượng xanh, các giải pháp sáng tạo trong lĩnh vực năng lượng tái tạo đang ngày càng nhận được sự quan tâm. Một trong những công nghệ nổi bật đang được thử nghiệm và phát triển là tuabin gió không cánh – một hình thức khai thác năng lượng gió mà không sử dụng cánh quạt xoay truyền thống. Công nghệ đột phá này hiện đang được nghiên cứu tại Normandy (Pháp), hứa hẹn mang đến một giải pháp bền vững, thân thiện với môi trường và phù hợp với điều kiện đô thị hiện đại.
Cơ chế hoạt động dựa trên hiện tượng tách dòng xoáy
Không giống với các tuabin gió truyền thống hoạt động dựa trên cơ chế chuyển động quay, tuabin không cánh vận hành theo nguyên lý dao động cộng hưởng được sinh ra từ hiện tượng tách dòng xoáy (vortex shedding). Đây là một hiện tượng động lực học chất lưu, được nhà toán học và vật lý học Theodore von Kármán mô tả, trong đó khi luồng gió đi qua một vật thể có tiết diện hình trụ đứng, các xoáy khí hình thành luân phiên ở hai bên vật thể khiến nó dao động theo phương ngang.
Cột tuabin được thiết kế để đồng bộ với tần số của các dao động này, từ đó khuếch đại chuyển động và biến đổi dao động cơ học thành điện năng thông qua hai cơ chế:
-
Cảm ứng từ (Magnetic Induction) – sử dụng sự thay đổi vị trí giữa nam châm và cuộn dây để sinh điện.
-
Hiệu ứng áp điện (Piezoelectric Effect) – tận dụng áp lực cơ học tạo ra dòng điện trong các vật liệu áp điện.
Ưu điểm vượt trội trong môi trường đô thị
Nhờ thiết kế không sử dụng cánh quạt, thiết bị không gây tiếng ồn, không tạo nguy cơ va chạm đối với chim chóc – một trong những nhược điểm sinh thái lớn của điện gió truyền thống. Thiết kế tối giản và gọn nhẹ cũng đồng nghĩa với việc giảm chi phí sản xuất, lắp đặt và bảo trì, đồng thời không cần hệ thống điều hướng theo hướng gió, giúp nâng cao độ bền vận hành.
Với chiều cao nhỏ gọn, tuabin không cánh có thể dễ dàng lắp đặt trên mái nhà, ban công, khu dân cư hoặc trạm quan trắc môi trường. Đặc biệt, ở những khu vực không kết nối với lưới điện như vùng sâu vùng xa, trại tị nạn hoặc địa điểm dã chiến, công nghệ này mở ra tiềm năng cung cấp điện độc lập, bền vững.
Ứng dụng thực tiễn và triển vọng
Công ty Vortex Bladeless (Tây Ban Nha) hiện là một trong những đơn vị tiên phong thương mại hóa công nghệ này. Các mẫu thiết bị hiện nay chủ yếu cung cấp năng lượng cho thiết bị công suất thấp như đèn LED, cảm biến IoT hoặc sạc điện thoại. Tuy nhiên, khi được triển khai theo mô hình cụm module, chúng hoàn toàn có thể cung cấp đủ điện cho một hộ gia đình nhỏ hoặc văn phòng tạm thời.
Dù vẫn đang trong quá trình thử nghiệm và tối ưu hóa hiệu suất, công nghệ tuabin không cánh đang khẳng định tư duy đột phá trong khai thác năng lượng gió – mang lại hiệu quả, bền vững và phù hợp với đô thị hóa hiện đại. Trong tương lai, khi kết hợp với các nguồn năng lượng khác như điện mặt trời, đây có thể là giải pháp then chốt trong việc xây dựng các mô hình đô thị thông minh và tự cung tự cấp năng lượng.
Techn group