Xã hội & xu hướng
Đo gió trước khi lắp điện gió mini cho nhà, chỉ từ 20 triệu đồng
Theo nghiên cứu ESMAP của Ngân hàng Thế giới, hơn 39% diện tích Việt Nam có tốc độ gió trung bình trên 6 m/s ở độ cao 65 m, đủ điều kiện khai thác điện gió. Với gia đình, một hệ thống điện gió mini cho nhà tốn từ 20 đến 100 triệu đồng tùy công suất và vị trí lắp.
Trên cột dựng giữa sân hay trên mái nhà, một cánh quạt nhỏ quay đều trong gió có thể thắp sáng cả vườn, chạy quạt và bơm nước mà không cần kéo thêm một mét dây điện lưới nào. Đó là cách điện gió mini cho nhà đang được nhiều hộ ở vùng nông thôn, vùng núi và đảo lựa chọn khi điện lưới chưa với tới hoặc chập chờn.
Con số đầu tiên cần biết: một hệ thống hoàn chỉnh cho hộ gia đình tốn từ 20 đến 100 triệu đồng tùy vị trí, loại máy và chi phí lao động. Còn thuê máy phát điện gió mini thì trả theo ngày, mỗi ngày mất 800 nghìn đến 1 triệu đồng.
Ý tưởng lấy điện từ gió không phải chuyện mới. Cối xay gió đã được dùng ở Ba Tư, tức Iran ngày nay, từ khoảng năm 200 TCN. Hệ thống phát điện bằng sức gió đầu tiên được dựng năm 1887 bởi người Scotland tên James Blyth, để chiếu sáng nhà nghỉ của ông.4 Hơn một thế kỷ sau, công nghệ ấy đã nhỏ lại vừa đủ đặt trên sân một gia đình Việt.
Lý do chọn điện gió mini
Nguyên lý của một bộ turbine gió mini khá giản dị: gió đẩy cánh quạt quay, trục truyền chuyển động tới động cơ điện và tạo ra dòng điện một chiều. Mở máy ra xem, bên trong gồm các thành phần chính là cánh quạt, trục, hộp số và động cơ điện. Cả hệ thống hoàn chỉnh có bốn bộ phận. Tua-bin gió tạo dòng điện một chiều, bộ điều khiển sạc giữ điện áp và dòng điện ở mức an toàn cho ắc-quy, ắc-quy lưu trữ điện, còn bộ chuyển đổi dòng một chiều thành điện xoay chiều 180-260V để dùng cho thiết bị gia đình.
Một chi tiết kỹ thuật đáng biết: turbine gió thường dùng máy phát xoay chiều nhiều cặp cực, vì kết cấu loại này đơn giản và phù hợp với tốc độ quay thấp của cánh quạt.4 Riêng dòng máy mini dùng turbine trục đứng còn có hiệu quả cao và dùng được cả ở nơi gió yếu, phát điện được với tốc độ gió đầu vào chỉ 1,5 m/s, tuổi thọ có thể đạt trên 50 năm.
Điều quyết định hiệu quả nằm ở tốc độ gió, vì công suất thu được tăng theo lũy thừa ba của vận tốc gió.1 Nói cách khác, gió thổi mạnh gấp đôi thì điện tạo ra nhiều gấp tám lần.
Giới hạn trên cùng do nhà nghiên cứu Albert Betz tìm ra năm 1926: turbine chỉ lấy được tối đa 59,3% năng lượng trong luồng gió, phần còn lại phải đi qua.
Về lợi ích, hệ thống điện gió gia đình giúp giảm tiền điện hàng tháng, không thải khí ô nhiễm khi vận hành và có độ bền cao nhờ thiết kế chịu tải trọng mạnh. Tuabin gió thuộc nhóm nguồn phát điện có mức phát thải thấp nhất: theo đánh giá của IPCC, chỉ số tiềm năng ấm lên toàn cầu của điện gió trên đất liền chỉ 11 g CO2 tương đương cho mỗi kWh.3 Loại máy nhỏ này bền trung bình từ 20 đến 50 năm, ít khi hỏng vặt.
Cách lưu điện cũng có bài toán riêng. Phương án phổ biến là nạp điện vào ắc-quy rồi chuyển đổi lại để dùng. Cách này cho hiệu suất thấp hơn và tốn chi phí cho bộ lưu điện, nhưng bù lại đầu ra ổn định.4 Vì vậy nó phù hợp với máy phát đơn lẻ cấp điện cho hộ tiêu thụ nhỏ như gia đình.
Những hộ đã đi trước cho thấy cách dùng thực tế. Ông Văn Huy ở Krong Ana, Đắk Lắk (trước khi sáp nhập đơn vị hành chính) đầu tư 50 triệu đồng cho một hệ thống. Bộ thiết bị gồm tua-bin 1 kW, bộ điều khiển sạc, ba ắc-quy 150 AH và bộ chuyển đổi tối đa 6 kW, dùng để thắp sáng, chạy quạt, nấu cơm và bơm nước tại trang trại nơi khó kéo điện lưới. Anh Lê Danh ở Tam Bình, Vĩnh Long (trước khi sáp nhập) chi gần 150 triệu đồng cho hai tua-bin 2 kW cùng 5 ắc-quy 200 AH. Số điện này đủ dùng khoảng 5-6 tiếng cho máy giặt, TV và các thiết bị khác.5
Tuy nhiên, điện gió hộ gia đình không phải giải pháp tiết kiệm điện do chi phí đầu vào cao. Người dùng thực tế chỉ lắp ở nơi khó kéo điện lưới, dùng vào giờ cao điểm hoặc khi mất điện.5 Vùng thuận lợi nhất hiện nay là Tây Nguyên và miền Nam: tại Gia Lai, tốc độ gió nhiều khu vực đạt 6-8 m/s, gió quanh năm và tần suất bão thấp. Với gia đình muốn giảm tiền điện lưới, việc xem lại các cách tiết kiệm điện thông thường nên đi trước khi cân nhắc đầu tư.
Bước 1: Đánh giá vị trí và tốc độ gió
Việc đầu tiên không phải mua máy mà là đo gió tại chính mảnh đất của mình. Thợ lắp đặt có kinh nghiệm khuyến nghị tốc độ gió tốt nhất từ 7 m/s trở lên; dưới mức đó, turbine vẫn quay nhưng điện tạo ra rất ít.
Công suất thực tế thay đổi theo từng nấc gió, như bảng dưới đây cho thấy tại sao tốc độ gió là yếu tố đầu tiên phải xác định.
Ngoài gió, cần đánh giá không gian: lắp đặt hệ thống gió gia đình cần ít nhất 0,2 ha đất cho tua-bin 3 kW và 0,4 ha cho tua-bin 10 kW, đồng thời kiểm tra luật xây dựng địa phương trước khi dựng tháp. Gió ban đêm thường mạnh hơn ban ngày, nên vị trí đặt tháp càng thoáng và cao càng có lợi.
May mắn là tiềm năng của Việt Nam không nhỏ.2 Nghiên cứu ESMAP do Ngân hàng Thế giới thực hiện cho thấy hơn 39% diện tích cả nước có tốc độ gió trung bình trên 6 m/s ở độ cao 65 m, còn khoảng 8% diện tích đất liền có gió trung bình hằng năm trên 7 m/s. Tại Gia Lai, nhiều khu vực đạt 6-8 m/s với tần suất bão thấp, điều kiện thuận lợi cho điện gió mini cho nhà. Riêng những nơi lưới điện không ổn định như vùng đảo hay núi cao, dòng máy này hoạt động độc lập với lưới điện quốc gia, nên càng trở thành lựa chọn đáng cân nhắc.
| Tốc độ gió | Công suất tua-bin |
|---|---|
| 2 m/s | 1,5 W |
| 4 m/s | 10 W |
| 7 m/s | 80 W |
| Trên 15 m/s | hơn 650 W |
Bước 2: Chọn turbine và ắc-quy
Trên thị trường hiện có hai kiểu turbine phổ biến: trục ngang là loại truyền thống, còn trục đứng là công nghệ mới, luôn quay ổn định với mọi chiều gió và phù hợp nơi gió đổi hướng thường xuyên. Máy phát điện gió mini có dải công suất khoảng 300 W đến 10.000 W, đủ cấp điện cho các thiết bị gia đình.
Một lợi thế của dòng mini là nhỏ gọn, dễ lắp đặt và di chuyển, phù hợp gia đình và nơi không gian hạn chế. Tua-bin mini gắn được ở bất kỳ đâu, không cần gần đập lớn hay ao hồ như thủy điện. Vì thế nơi sân hẹp, mái nhà nhỏ vẫn có phương án riêng, thường là loại mini hoặc micro.
Chi phí điện gió mini tăng theo công suất: tua-bin loại 100 W bán từ 2,5-3 triệu đồng, 500 W khoảng 5-7 triệu đồng, 1 kW từ 15-30 triệu đồng, 2 kW trên 30 triệu đồng và 5 kW trên 60 triệu đồng. Ngoài tua-bin còn phải tính ắc-quy, mỗi chiếc 4-10 triệu đồng tùy loại và dung lượng; một hệ thống hộ gia đình cần khoảng 2-5 ắc-quy dung lượng 100-300 AH. Loại axit-chì rẻ hơn nhưng tuổi thọ ngắn, còn Lithium-ion đắt hơn nhưng hiệu suất và độ bền cao.5 Bộ điều khiển sạc giá từ 500.000 đồng cho loại 400 W đến 10 triệu đồng cho loại 5 kW, còn bộ chuyển đổi dòng khoảng 5-20 triệu đồng.
Chuyên gia Ngô Thu ở TP HCM lý giải: gia đình chỉ cần thắp đèn thì mua tua-bin 100-500 Watt và 1-2 ắc-quy là đủ. Có thể bỏ bộ chuyển đổi để tiết kiệm chi phí, nhưng khi đó phải dùng đèn và thiết bị dòng điện một chiều. Nhu cầu cao hơn như điều hòa, TV, máy giặt thì cần công suất tua-bin và số ắc-quy lớn hơn.5
Bài toán mua hay thuê cũng đáng tính trước. Hệ thống trọn bộ 1 kW giá từ 40-70 triệu đồng, hệ thống 2 kW khoảng 70-100 triệu đồng, trong khi thuê máy phát điện gió công suất 1-5 kVA mất 800 nghìn đến 1 triệu đồng mỗi ngày. Theo các mức giá đó, khoảng hai tháng thuê đã bằng tiền mua một hệ thống 1 kW. Nhu cầu dùng thường xuyên thì mua rõ ràng hợp lý hơn, còn thuê chỉ thích hợp cho việc ngắn ngày.
Đọc thêm: Hôn nhân là gì theo luật hôn nhân gia đình và quyền vợ chồng
Bước 3: Lắp đặt và kết nối
Khi đã có đủ thiết bị, việc lắp đặt hệ thống gió gia đình không quá phức tạp, có thể tự thực hiện nếu có chút am hiểu kỹ thuật.5 Trình tự cơ bản như sau.
Trước khi vận hành, cần chú ý an toàn: bọc kín bộ điều khiển sạc, tránh đặt nơi ẩm ướt và kết nối trực tiếp với ampe kế để theo dõi dòng điện. Bộ chuyển đổi sẽ đưa điện ra ở mức 180-260V phục vụ thiết bị gia đình, nên kiểm tra kỹ các mối nối trước khi cấp điện cho nhà.
Phần khó nằm ở sau đó: nếu tua-bin hỏng, việc sửa chữa lại phức tạp hơn lắp, nhất là khi gió quá mạnh hay mưa bão. Cần nhớ thêm rằng đầu tư ban đầu tốn khá nhiều chi phí, và nên dành thời gian xác định khu vực có nguồn gió ổn định trước khi bỏ tiền mua máy.
- Lên kế hoạch: xác nhận vận tốc gió trung bình đạt ít nhất 11-16 km/h, kiểm tra luật xây dựng địa phương và diện tích đất
- Lắp ráp trục quay và tay quay của tua-bin
- Lắp nam châm rotor vào vị trí
- Hoàn thiện kết cấu chính và gắn lên tháp
- Nối bộ điều khiển sạc vào ắc-quy, luồn dây điện qua trục tháp và kết nối toàn hệ thống
Bảo trì và những hạn chế
Hệ thống chạy tốt hay không phụ thuộc nhiều vào việc chăm sóc định kỳ. Các việc cần làm thường xuyên gồm:
Ngoài bảo dưỡng, cần nhớ hai hạn chế cố hữu của thiết bị. Loại máy này phụ thuộc thời tiết, nếu không có gió hoặc gió yếu thì hoạt động không hiệu quả, và tiếng ồn khi cánh quạt quay khá lớn, có thể ảnh hưởng đến sinh hoạt trong nhà.
Vì gió không thổi đều đặn, cách dùng phổ biến là kết hợp điện gió với năng lượng mặt trời: gió ban đêm thường mạnh hơn ban ngày, còn mặt trời lo phần ban ngày, nhờ vậy gia đình có điện cả ngày lẫn đêm.
Trước khi chi tiền, cách chắc chắn nhất là đo gió tại chính vị trí đặt tháp trong vài ngày. Tốc độ gió quyết định công suất theo lũy thừa ba, nên một vị trí sai chỉ vài mét có thể làm điện tạo ra giảm đi nhiều lần.
- Kiểm tra dây nối, tiếp địa và chống sét
- Lau chùi vỏ máy để tránh rỉ sét
- Vô dầu mỡ cho ổ bi thường xuyên
- Kiểm tra bộ phận phanh phòng khi có gió bão
- Thay cánh quạt khi bị mòn để đảm bảo hiệu suất và tránh gây ồn
Bài viết thuộc Góc đọc Xuân của Chúc Mừng Năm Mới.
Nguồn tham khảo
- Năng lượng gió (Wikipedia) ↩
- Năng lượng tái tạo ở Việt Nam (Wikipedia) ↩
- Điện gió tại Việt Nam (Wikipedia) ↩
- Turbine gió (Wikipedia) ↩a ↩b ↩c
- Xu hướng lắp điện gió thay một phần điện lưới ở nông thôn (vnexpress.net) ↩a ↩b ↩c ↩d ↩e