Nhắc tới phong điện hẳn các bạn sẽ hình dung ra những trang trại gió khổng lồ với các tua bin cao chót vót cùng sải cánh dài hàng chục mét của nó, và tất nhiên cả tiếng ồn kinh khủng do cánh quạt tạo ra. Tuy nhiên, mới đây các nhà nghiên cứu và những kĩ sư hàng đầu của Đức đã phát triển một phương pháp sản xuất điện từ gió hoàn toàn mới dựa trên hoạt động của những ... cánh diều. Quả thực là một phương pháp cực kì sáng tạo trong khi Châu Á nói chung và Việt Nam nói riêng, diều vẫn chỉ là một trò chơi dân gian, một phương tiện giải trí của trẻ thơ.
Nguyên tắc hoạt động của kĩ thuật sử dụng diều nhằm sinh năng lượng là khá đơn giản. Các nhà nghiên cứu sẽ chế tạo những cánh diều đặc biệt, nối nó với dây cáp rồi đưa lên không trung nhờ sức gió. Chuyển động và sự rung lắc của cánh diều khi bay sẽ được truyền tới các bộ phát điện, ở đây động năng từ cánh diều sẽ được chuyển trực tiếp thành năng lượng điện. Nguyên tắc thì nghe có vẻ đơn giản như vậy, nhưng nó thực sự là một bước tiến lớn trong việc tận dụng nguồn năng lượng tái sinh vô tận của tự nhiên.
Tuy nhiên, việc thu năng lượng gió thông qua những cách diều một cách hiệu quả cũng là một vấn đề lớn. Theo các chuyên gia, tốc độ chuyển động của gió ở sát mặt đất gần như bằng không, trong khi chỉ cần lên tới độ cao 100 m, tốc độ các dòng khí đã lên tới 15 m/giây (Khoảng 54 km/h). Và nếu lên tới độ cao 500 m, vận tốc gió sẽ đạt được con số 200 m/giây, tức 720 km/h-gần với vận tốc của các máy bay dân dụng. Tốc độ gió càng cao thì năng lượng nó mang theo càng lớn. Trong khi các tua bin gió thông thường chỉ có thể xây dựng với độ cao tối đa là 200 m thì việc dễ dàng đưa những chiếc diều lên cao hơn sẽ giúp tận dụng hiệu quả nguồn năng lượng gió.
Độ cao lý tưởng cho để thả mỗi chiếc diều sẽ nằm trong khoảng 300-500 mét, khi đó mỗi sợi cáp giữ cần phải có độ dài tối thiểu 700 mét. Các tính toán kĩ thuật chỉ ra rằng, tốc độ gió tăng gấp đôi sẽ giúp sản sinh ra lượng điện gấp 8 lần. Do đó, chỉ cần 8 cánh diều lớn được chế tạo dựa trên phương thức được trên đưa lên độ cao 300 m là đã đủ khả năng tạo ra lượng điện tương đương với 20 tua bin gió truyền thống (công suất mỗi chiếc khoảng 1 Megawatt). Với mỗi hệ thống trong thiết kế gồm 24 cánh diều, năng lượng mà nó sản sinh ra trong 1 năm sẽ vào khoảng 124 Gigawatt giờ, lượng điện trên đủ cung cấp cho khoảng 30.000 hộ gia đình ở Đức. Nếu sử dụng các tua bin gió có công suất 4 Gigawaat giờ một năm, thì người ta phải cần 30 chiếc như vậy .
Ngoài ra những ưu điểm vượt trội khác của kĩ thuật phong điện mới này là nó không cần sử dụng những vật liệu, máy móc phức tạp với khối lượng lớn như các tua bin. Do đó, giá thành của nó sẽ rẻ hơn khá nhiều. Hơn nữa, người cũng tranh được những tiếng ồn kinh khủng phát ra từ các tua bin.
Để cả hệ thống hoạt động hiệu quả hơn, hiện hai nhóm chuyên gia vẫn đang tiếp tục tiến hành những nghiên cứu chuyên sâu. Nhóm thứ nhất làm việc tại công ty NTS GmbH sẽ phụ trách việc thiết kế các cánh diều, tìm địa điểm thích hợp và xây dựng cơ sở vật chất cho những trang trại gió. Trong cùng khoảng thời gian, các nhà khoa học tại Viện kĩ thuật và tự động hóa Stuttgat IPA sẽ phát triển các mạch điều khiển cũng kĩ thuật đo đạc, cảm biến. Nhiệm vụ của nhóm thiết kế thứ hai sẽ tập trung vào việc truyền tín hiệu đo đạc tới cách mạch và hệ thống hiệu chỉnh cơ học cho các cánh diều. Những chiếc cảm biến độ cao và tọa độ ngang được đặt trên mỗi dây cáp giữ sẽ giúp cơ sở mặt đất đưa các cánh điều tới vị trí chính xác để sản sinh điện năng một cách hiệu quả nhất.
Nguồn: PhysOrg
