Hệ thống OceanX bao gồm hai turbine gió quay ngược chiều nhau. Ảnh: OceanX
Tại tỉnh Quảng Đông thuộc miền nam Trung Quốc, hàng trăm turbine gió lắp đặt ở Biển Đông sản xuất điện tái tạo cho các hộ gia đình, văn phòng và nhà máy. Quảng Đông, một trong những trung tâm điện gió ngoài khơi của Trung Quốc, chiếm 15% tổng số turbine lắp ngoài biển trên toàn cầu.
Một số công ty lớn của Trung Quốc tăng cường khả năng chống bão của turbine bằng cách kết hợp nhiều giải pháp như phát triển vật liệu tiên tiến, cải thiện khả năng dự báo thời tiết và nâng cấp hệ thống điều khiển turbine.
Trong số này mẫu turbine OceanX do Tập đoàn Năng lượng Thông minh Minh Dương của Trung Quốc sản xuất có nhiều đặc điểm độc đáo để chống bão và duy trì cân bằng trong thời tiết khắc nghiệt. Ví dụ, bệ nổi của nó được buộc vào đáy đại dương bằng dây nối qua một điểm duy nhất bên dưới, giúp cấu trúc đổi hướng dễ dàng hơn theo hướng gió.
Wang Chao, giám đốc thiết kế OceanX giải thích chừng nào turbine còn quay về phía cơn bão, áp lực mà chúng chịu sẽ nhỏ nhất và an toàn nhất. Một đặc điểm khác là bê tông hiệu suất siêu cao được sử dụng để xây dựng phần bệ nổi của OceanX cứng gấp 4 lần so với bê tông thông thường và chịu được áp suất trên vượt quá 115 megapascal.
Vào tháng 9/2024, OceanX được lắp đặt tại một trang trại điện gió cách bờ biển thành phố Dương Giang, tỉnh Quảng Đông, khoảng 70 km, chỉ vài tuần trước khi siêu bão Yagi, cơn bão mạnh nhất Trung Quốc từng trải qua trong một thập kỷ, đổ bộ vào bờ. OceanX được đặt tại vùng biển có tốc độ gió lên tới 133 km/h và thành công vượt qua mưa bão.
Nằm gần một trong những địa điểm Yagi đổ bộ, 47 turbine gió do công ty Goldwind sản xuất chịu được tốc độ gió tối đa 161 km/h trong 6 giờ liền ngoài khơi huyện Từ Văn, tỉnh Quảng Đông. Số turbine này sản xuất tổng cộng 2,1 gigawatt giờ (GWh) điện trong vòng 9 giờ khi bão Yagi đi qua khu vực, đủ để cung cấp cho hơn 2.100 người dân Trung Quốc.
Theo Zhu Ronghua, giám đốc Phòng thí nghiệm Năng lượng gió ngoài khơi Dương Giang, khu vực ven biển Trung Quốc có bão đổ bộ nhiều lần trong năm cũng sở hữu nguồn tài nguyên gió ngoài khơi tốt nhất. Thách thức nằm ở việc xây dựng các trang trại điện gió có khả năng khai thác năng lượng từ bão. Turbine lắp đặt ở các khu vực đó không những cần có khả năng chống chịu bão mà còn phải khai thác được cơn gió mạnh trước khi bão đến.
Theo Qiao Liming, giám đốc chiến lược khu vực châu Á của Hội đồng Năng lượng gió Toàn cầu (GWEC), nhiều công ty Trung Quốc đang dẫn đầu trong nghiên cứu, phát triển và triển khai thương mại turbine gió chống bão. Theo tiêu chuẩn của nước này, turbine chống bão cần có khả năng chịu sức gió trung bình lên đến 198 km/h trong 10 phút. Trong khi đó, theo hướng dẫn phát triển của Ủy ban Kỹ thuật điện Quốc tế (IEC), turbine chống bão cần chịu được sức gió 205 km/h trong 10 phút và gió giật 290 km/h trong 3 giây.
Trung bình, một trang trại điện gió ngoài khơi của Trung Quốc sẽ trải qua ít nhất 100 cơn bão trong suốt tuổi thọ thiết kế, thường là 25 năm. Theo MDPI, trong cơn bão, mọi bộ phận của turbine đều chịu áp lực cực lớn. Cánh quạt dễ bị gãy, nứt và vỡ vì tốc độ và hướng gió thay đổi đột ngột và dữ dội. Cột tháp turbine có thể bị uốn cong hoặc sụp đổ và nền móng của nó phải chịu áp lực từ sóng trào và dòng hải lưu chảy nhanh, có nguy cơ bị biến dạng hoặc lật đổ. Ngoài ra, mưa và sét cũng có thể phá hủy turbine.
Theo Han Yujia, nhà nghiên cứu năng lượng tái tạo tại tổ chức phi lợi nhuận Global Energy Monitor (GEM) ở California, Mỹ, khi một cơn bão đến gần, trang trại điện gió thường tắt turbine qua hệ thống điều khiển từ xa nếu tốc độ gió đạt đến giới hạn hoạt động của chúng. Hệ thống điều khiển cho phép turbine phản ứng theo thời gian thực như đổi hướng hoặc điều chỉnh góc cánh quạt để giảm thiểu tác động của bão.
"Bão nhiệt đới là một thách thức đối với phát triển điện gió vì chúng có sức tàn phá lớn. Nhưng chúng cũng cung cấp cơ hội cho con người sử dụng công nghệ mới để phát triển mẫu turbine tối ưu có thể chịu những điều kiện khắc nghiệt nhất", Xiaoli Guo Larsén, giáo sư ở khoa hệ thống điện gió tại Đại học Kỹ thuật Đan Mạch, nhận định.
An Khang (Theo BBC, Nature, MDPI)