Có bao nhiêu ngôi nhà có thể được cung cấp năng lượng bởi một tuabin gió?

Các tuabin gió đang trở thành một phần lớn hơn trong hỗn hợp năng lượng của chúng ta và các tuabin mạnh hơn đang được phát triển có thể thay đổi tổng quan năng lượng. Khi năng lượng tái tạo ngày càng phát triển, việc cung cấp năng lượng cho ngôi nhà của chúng ta trở nên thân thiện hơn với môi trường trong từng khoảnh khắc trôi qua. Với việc các tuabin gió ngày càng trở nên mạnh mẽ, người ta phải đặt câu hỏi, có bao nhiêu ngôi nhà có thể được cung cấp năng lượng từ tuabin gió trung bình?

Theo USGS, công suất tuabin trung bình ở Mỹ là 1,67 MW. Giả sử công suất 33%, tức là 402 MW mỗi tháng, đủ để cung cấp điện cho 460 ngôi nhà. Nói cách khác, tuabin trung bình tạo ra đủ năng lượng trong 90 phút để cung cấp năng lượng cho một ngôi nhà trong một tháng. Tua bin lớn nhất trên thế giới, Haliade-X, có thể cung cấp năng lượng cho một ngôi nhà trong hai ngày chỉ với một vòng quay.

Tua bin gió tạo ra bao nhiêu năng lượng?

Các tuabin gió được đánh giá theo chỉ số công suất tối đa của chúng, nhưng điều này có thể gây hiểu nhầm vì nó dựa trên sản lượng điện của tuabin ở một vận tốc gió cụ thể. Đây thường là tốc độ gió lớn, thường vào khoảng 30 dặm một giờ. Thêm vào đó là các nhà sản xuất khác nhau sẽ sử dụng các tốc độ gió khác nhau để đánh giá các tuabin của họ. Một tuabin 1,5 MW có thể được đánh giá là chỉ tạo ra công suất định mức khi gió là 35 dặm một giờ. Trong thực tế, tốc độ gió trung bình có thể thấp hơn nhiều.

Hệ số công suất của tuabin gió là thước đo tốt hơn về sản lượng điện của nó. Hệ số công suất được biểu thị dưới dạng phần trăm và có tính đến tốc độ gió trung bình, cho chúng ta phép đo chính xác hơn về lượng điện thực sự đang được sản xuất. Một tuabin 1,5 MW hoạt động ở 33% công suất đang tạo ra nửa megawatt điện.

Tăng trưởng tuabin gió

Hai thập kỷ trước, các tuabin gió được cho là không hiệu quả và quá yếu để trở thành động lực chính trong ngành năng lượng. Nhiều người trong ngành cho rằng sẽ cần quá nhiều tuabin gió để sản xuất một lượng điện hợp lý.

Chúng ta đã tiến xa so với những ngày đầu của tuabin gió. Trong những năm 1990, công suất tuabin gió trung bình là từ 500 đến 750 kW. Điều đó chắc chắn không đủ để tạo ra sự sụt giảm trong việc sử dụng năng lượng của chúng ta. Một tuabin 750 kW đủ để cung cấp điện cho 200 ngôi nhà mỗi tháng.

Trong khi hầu hết các tuabin ngày nay có công suất từ ​​1,5 đến 3 MW, các tuabin lớn hơn nhiều hiện đang thay thế. Các tuabin gió có xếp hạng công suất từ ​​5 MW trở lên đang trở nên phổ biến hơn, với việc lắp đặt ngoài khơi là một trong những tuabin lớn nhất. Với những cỗ máy khổng lồ này đang dẫn đầu, năng lượng gió có thể trở thành một nguồn điện chiếm ưu thế khi chúng ta có khả năng cung cấp năng lượng cho nhiều ngôi nhà hơn với ít tua-bin hơn.

Cần bao nhiêu tuabin để cung cấp năng lượng cho cả một quốc gia?

Tính trung bình, các ngôi nhà ở Mỹ tiêu thụ nhiều hơn các ngôi nhà ở châu Âu. Các ngôi nhà trung bình ở Mỹ sử dụng 867 kWh mỗi tháng, trong khi ngôi nhà trung bình ở EU sử dụng khoảng 311 kWh. Người Mỹ nói chung sử dụng nhiều năng lượng hơn do lối sống tiêu thụ của họ nhiều hơn.

Một tuabin 1,5 MW sản xuất khoảng 360.000 kWh mỗi tháng. Con số đó đủ để cung cấp điện cho 415 ngôi nhà ở Mỹ và hơn 1.100 hộ gia đình ở châu Âu. Đó là ở cuối nhỏ của quy mô. Các tuabin ngoài khơi có công suất từ ​​5 MW trở lên có thể cung cấp năng lượng cho vài nghìn ngôi nhà cùng một lúc. GE Haliade-X, với định mức công suất từ ​​12 đến 14 MW, tạo ra đủ điện để cung cấp năng lượng cho 3.600 ngôi nhà ở Mỹ và 10.000 ngôi nhà ở châu Âu.

Bây giờ, nếu chúng ta muốn cung cấp năng lượng cho toàn bộ quốc gia thì sao? Khu vực dân cư của Hoa Kỳ tiêu thụ 1,4 triệu GW hàng năm. Sẽ chỉ cần hơn 318.000 tuabin công suất 1,5 MW để cung cấp năng lượng cho toàn bộ khu vực dân cư. Châu Âu, với khoảng 194 triệu hộ gia đình, có khu vực dân cư tiêu thụ khoảng 706.000 GW hàng năm. Nó sẽ cần tới 161.000 tua-bin để cung cấp điện cho tất cả các hộ gia đình ở châu Âu.

Giả sử chúng ta chỉ sử dụng các tuabin lớn như Haliade-X làm nguồn điện. Hoa Kỳ sẽ cần khoảng 37.000 tuabin gió để trang bị cho khu vực dân cư của mình. Châu Âu sẽ chỉ cần hơn 18.000 tuabin để cung cấp năng lượng cho các hộ gia đình.

Có bao nhiêu ngôi nhà có thể được cung cấp năng lượng bởi một trang trại gió hoàn toàn?

Mặc dù thật thú vị khi biết một tuabin gió có thể tạo ra bao nhiêu năng lượng, nhưng chúng ta phải nhớ rằng tuabin thường không xuất hiện ở dạng đơn lẻ. Chúng hoạt động song song với một số tuabin khác như một phần của trang trại điện gió. Vị trí lý tưởng cho trang trại điện gió là khu vực có gió mạnh, ít vật cản, thường cách xa các thành phố hoặc thị trấn lớn. Các trang trại điện gió có thể ở trên bờ hoặc ngoài khơi, các trang trại gió trên bờ lớn hơn và thường tạo ra nhiều năng lượng hơn, trong khi các trang trại gió ngoài khơi có xu hướng sử dụng các tuabin lớn hơn và mạnh hơn.

Trang trại điện gió trên bờ lớn nhất là Trang trại gió Cam Túc ở Trung Quốc. Nó được xây dựng để cung cấp năng lượng đáp ứng nhu cầu điện khổng lồ của Trung Quốc với công suất 8 GW. Hiện tại, trang trại gió Cam Túc hoạt động với 40% công suất. Nếu ở Hoa Kỳ, Trang trại gió Cam Túc sẽ cung cấp năng lượng cho 2,6 triệu ngôi nhà. Ở châu Âu, khoảng 7,5 triệu ngôi nhà sẽ được cung cấp năng lượng từ trang trại điện gió khổng lồ này.

Trang trại điện gió ngoài khơi lớn nhất thế giới là Hornsea 1, công suất 1,2 GW. Nó vẫn chưa hoàn thành, với một số giai đoạn nữa được lên kế hoạch để nâng tổng công suất lên 6GW trong những năm tới. Nếu giả định rằng Hornsea 1 hoạt động với 40% công suất, chúng ta có thể kỳ vọng cung cấp điện cho khoảng 400.000 ngôi nhà ở Mỹ và 1,1 triệu ngôi nhà ở EU.

Phần kết luận

Khi các tuabin gió trở nên lớn hơn và hiệu quả hơn, chúng ta sẽ có thể cung cấp năng lượng cho nhiều ngôi nhà hơn với ít tuabin hơn. Trong khi các tuabin trung bình cách đây 20 năm hầu như không vượt qua mốc 1 MW, thì các công ty điện gió ngày nay đang thiết kế những cỗ máy khổng lồ 14 MW, đẩy giới hạn về số lượng tuabin lớn có thể đạt được. Người ta thường nói rằng năng lượng gió đơn giản là quá đắt và không hiệu quả để trở thành một phần chính của cơ sở hạ tầng năng lượng. Ngày nay, khoảng một nửa số quốc gia sử dụng năng lượng gió làm nguồn điện. Đan Mạch, quốc gia dẫn đầu về năng lượng gió, cung cấp một nửa tổng lượng tiêu thụ bằng cách sử dụng gió, chứng minh rằng nền kinh tế hoàn toàn sử dụng năng lượng gió là hoàn toàn có thể.