Tạo điện gió bằng cách thả diều

Nhiều nhà nghiên cứu đang muốn “câu” được điện gió trên cao (HAWP, viết tắt từ Higt Altitude Wind Power), một nguồn năng lượng tái tạo mới nhưng chưa được khai thác, sử dụng.

Ở độ cao 200 mét trở lên, gió có xu hướng thổi mạnh hơn và đều hơn so với gió gần mặt đất. Luồng gió trên cao này rất mạnh nên trên thực tế, chúng có thể được sử dụng để tạo ra nhiều điện hơn, thậm chí nhiều hơn cả điện của các tua bin điện gió trên mặt đất. Về mặt lý thuyết, tốc độ gió tăng gấp đôi thì có thể tạo ra công suất lên tới 8 lần.

Tua bin điện gió bay cùng các ý tưởng khác

Từ nhiều năm qua, các kỹ sư, công ty khởi nghiệp, công ty quốc tế đã tham gia cuộc đua “câu” HAWP xuống Trái đất với chi phí thấp. Nhiều người đã thất bại và thậm chí phá sản, nhưng vẫn có những người khác sắp đưa “nhà máy điện bay” của họ vào hoạt động sản xuất điện.

Một trong những dự án đầu tiên thu hút sự chú ý đã được công ty năng lượng Altaeros của Mỹ đưa ra vào năm 2010. Mẫu ban đầu của họ là một máy phát điện gắn với quả bóng bay helium, nói cách khác là một tua bin phát điện gió không có chân bệ và cột tháp nặng nề.

Được thử nghiệm ở Alaska, thiết bị này truyền điện gió bằng dây cáp điện xuống mặt đất. Theo công ty, “nhà máy điện bay” này cấp điện cho khoảng 50 hộ gia đình từ độ cao 600m.

Cũng trong thời gian đó, Công ty vận tải SkySails đã phát triển một con diều bay trên cao để kéo toàn bộ những máy móc. Ý tưởng ban đầu là tiết kiệm khoảng 10% dầu diesel thường được sử dụng để chạy động cơ.

Dù cuộc thử nghiệm diều này đạt kết quả nhưng công ty lại bị phá sản và cả diều cùng “nhà máy điện bay” đều không thể chinh phục thị trường.

Cả hai cách nói trên đều nói lên một điều: muốn “câu” được HAWP thì cần có các “nhà máy điện bay”.

Vào năm 2013, gã khổng lồ công nghệ Google mua lại công ty năng lượng gió trên cao Makani (Mỹ) nhưng không công bố giá mua. Động thái này đã gây ra sự thích thú theo đuổi các dự án HAWP.

“Nhà máy điện bay” của Makani là một thiết bị có kích thước bằng một chiếc máy bay nhỏ, đã bay lên độ cao khoảng 300m, độ cao ấy đã thổi những luồng gió lên các cánh quạt và tạo ra điện.

Chỉ một “nhà máy điện bay” tạo ra đủ năng lượng cho 300 gia đình, Công ty Makani cho biết.

Ngỡ như đó là một bước đột phá mà mọi người đã chờ đợi, nhưng rồi thiết bị bay này bị rơi xuống biển trong một cuộc thử nghiệm. Sau đó, công ty mẹ Alphabet của Google hủy bỏ dự án, bày tỏ nghi ngờ về độ tin cậy về kinh tế của “nhà máy điện bay”.

Không phải kết thúc, mà là sự khởi đầu

Sự kết thúc của Makani không đánh dấu sự chấm hết đối với mảng HAWP. Một loạt công ty khởi nghiệp mới đã tiếp tục nghiên cứu, phát triển những thiết bị ngày càng nhỏ sử dụng rất ít vật liệu.

Một số công ty khởi nghiệp đã theo đuổi dự án “nhà máy điện bay” của Makani, trong khi những công ty khác đã gắn máy bay không người lái (UAV) của họ vào một sợi dây kéo theo máy phát điện. Các công ty khác thì thay UAV bằng con diều.

Trong số đó có SkySail-Power (kế thừa công ty SkySails đã bị phá sản từng tung ra loại diều kéo lên thiết bị máy móc). Công ty này hiện chuyên sản xuất năng lượng, đã giới thiệu một kiểu diều bay phát điện.

Khi cất cánh, diều tự chỉnh hướng gió và tung ra một sợi dây nối với một máy phát điện, rồi trong lúc bay, diều liên tục giật mạnh dây và tạo ra điện.

Con diều này được thiết kế để bay trong nhiều tiếng đồng hồ, nhiều ngày, thậm chí nhiều tuần. Trong điều kiện thời tiết xấu hoặc nguy hiểm, diều tự kích hoạt báo động và có thể được thu hồi.

HAWP không được thiết kế để thay thế điện gió hiện có

Dù lĩnh vực HAWP vẫn đòi hỏi đầu tư đáng kể và làm rõ nhiều câu hỏi về không lưu, công nghệ này có thể giúp cấp điện cho khoảng 1,4 tỉ người trên toàn cầu sống ngoài lưới điện hoặc thường sử dụng máy phát điện diesel để cung cấp năng lượng cho nhà của họ, theo Stephan Wrage, Tổng giám đốc Công ty điện gió SkySails.

Ông Wrage cho biết ý thì muốn của ông là “tận dụng toàn bộ nguồn năng lượng tái tạo vô tận của thiên nhiên”.

Theo nghiên cứu của các thành viên ngành công nghiệp điện gió, HAWP có thể trở nên rẻ hơn so với năng lượng gió truyền thống.

Skysail-Power hiện đứng đầu trong lĩnh vực HAWP, đã bán một diều bay tạo điện gió đầu tiên cho đảo quốc Mauritius. Công ty cũng đang tìm cách xây dựng một trung tâm HAWP ở khu vực Đông Phi và vận hành các trang trại diều gió ngoài khơi.

SkySails-Power cho biết một trong những con diều của công ty có thể tạo ra năng lượng cho tối đa 500 hộ gia đình, sử dụng vật liệu ít hơn 90% so với tua bin điện gió truyền thống. 

Ông Moritz Diehl, Trưởng khoa Kỹ thuật vi hệ thống, Đại học Freiburg (Đức) cho biết: “Bạn cũng có thể vận hành chúng trên các cánh rừng. Bạn có thể ngăn chúng hoạt động và thậm chí cho hạ cánh nếu có cả đàn chim bay qua".

Ông nói thêm: "HAWP là một trong những công nghệ nhiều hứa hẹn nhất để tạo ra năng lượng tái tạo trong tương lai".

Rishikesh Joshi, nhà nghiên cứu kỹ thuật hàng không vũ trụ tại Đại học Công nghệ Delft cho biết: "Phải mất vài năm trước khi công nghệ HAWWP tạo ra sự khác biệt. Ngành điện gió cũng từng phải mất khoảng 40 năm để phát triển thì mới được rẻ như hiện nay”.