giải pháp tường gió đối với trạm phong điện

MỞ ĐẦU
I. Đánh giá tiềm năng và nhu cầu năng lượng của Việt Nam:
Việt Nam là một nước đang phát triển với tốc độ tăng trưởng kinh tế khá cao. Do
đó, nhu cầu tiêu thụ năng lượng, trong đó có điện năng hiện rất lớn. Theo dự báo của
Tập đoàn Điện lực Việt Nam EVN, nhu cầu điện năng của nước ta vào năm 2020,
2030 lần lượt là 200.000 GWH và 327.000 GWH trong khi khả năng sản xuất điện
trong những năm nói trên chỉ đạt 165.000 GWH (2020) và 208.000 GWH (2030).
Như vậy, ta có thể thấy rõ lượng thiếu hụt lên tới 20 % đến 30% mỗi năm.
Điện năng ở nước ta hiện nay chủ yếu được sản xuất từ hai nguồn: nhiệt điện và
thủy điện. Trong đó, nhiên liệu của các nhà máy nhiệt điện thường là than. Theo như
tính toán của các nhà khoa học, với sản lượng khai thác than dự báo là 35 đến 40 triệu
tấn/năm thì trữ lượng than còn lại chỉ đủ dùng trong 60 năm nữa sau đó sẽ cạn dần.
Mặt khác, hậu quả của việc sử dụng các nguồn năng lượng truyền thống, không có
khả năng tái tạo, như than, dầu khí,… là rất nghiêm trọng. Đó là hiện tượng nóng lên
của Trái Đất, sự ô nhiễm môi trường, thay đổi khí hậu mà kéo theo nó là hàng loạt
các vấn đề mang tính toàn cầu và lâu dài khác.
Một câu hỏi đặt ra là liệu có nguồn năng lượng mới nào có thể đồng thời giải
quyết được các vấn đề trên hay không. Để trả lời câu hỏi này, đã từ nhiều năm nay,
các nhà khoa học trên thế giới đã đầu tư nhiều công sức cho việc tìm kiếm các dạng
năng lượng khác, thân thiện với môi trường hơn và có thể tái sử dụng được. Các dạng
năng lượng này được gọi chung là năng lượng tái tạo với các ưu điểm nổi trội sau:
- Ổn định, bền vững và tạo điều kiện độc lập về năng lượng: các dạng năng
lượng này tuy không hoàn toàn được phân bố như nhau trên các quốc gia
nhưng rõ ràng ở quốc gia, vùng lãnh thổ nào cũng có và cũng đều có khả
năng khai thác dưới các dạng khác nhau. Mặt khác, các dạng năng lượng này
là vô tận nên đảm bảo về vấn đề an ninh năng lượng.
- Sạch, không gây ô nhiễm môi trường: năng lượng tái tạo là một nguồn năng
lượng sạch, trong quá trình sử dụng không làm gia tăng lượng CO
2
và các
chất khí thải độc hại khác trong môi trường, gây ô nhiễm.

Sau đây ta sẽ điểm qua một vài dạng năng lượng tái tạo, có thể sử dụng để phát
điện, và khả năng áp dụng tại Việt Nam.
1. Thủy năng:
Bao gồm: năng lượng của sông và năng lượng của đại dương.
Năng lượng của sông: dựa vào chênh lệch thế năng của nước trong các hồ chứa
với vùng hạ lưu để chuyển hóa thành điện năng thông qua turbin và máy phát.
Năng lượng của đại dương: dựa vào động năng của sóng biển, thủy triều,
chuyển hóa thành điện năng bằng hệ thống thu và chuyển hóa năng lượng.
Khả năng áp dụng ở Việt Nam: với đặc điểm khí hậu nóng ẩm, lượng mưa
trung bình năm lớn và điều kiện địa hình núi cao dốc, có nhiều thung lũng hẹp, nước
ta có tiềm năng rất lớn khai thác thủy điện. Thực tế tại Việt Nam, các trạm thủy điện
có quy mô từ nhỏ đến rất lớn đều đã và đang được xây dựng nhằm khai thác triệt để
tiềm năng to lớn này. Về năng lượng thủy triều, do đặc điểm thủy triều bờ biển nước
ta thấp nên khả năng khai thác là không lớn.
2
2. Năng lượng mặt trời:
Năng lượng mặt trời chuyển hóa thành điện năng dựa trên đặc tính quang điện
của những vật liệu bán dẫn: chiếu một tia sáng lên diện tích một vật bán dẫn để tạo ra
một hiệu số điện thế. Thiết bị hiện nay được sử dụng là pin mặt trời.
Khả năng áp dụng ở Việt Nam: là một nước nhiệt đới có số ngày nắng trung
bình năm tương đối cao, đặc biệt ở các vùng từ Thừa Thiên – Huế trở vào Nam Bộ,
Việt Nam có tiềm năng không nhỏ trong việc khai thác năng lượng mặt trời. Nước ta
đã xây dựng trên 100 trạm quan trắc để theo dõi các số liệu về năng lượng mặt trời
trên khắp lãnh thổ. Dựa trên các số liệu, năng lượng bức xạ trung bình trên cả nước là
4 – 6 kWh/m
2
/ngày. Tuy nhiên do vẫn hạn chế về mặt công nghệ và giá thành nên
hiện tại, năng lượng mặt trời ở Việt Nam mới chủ yếu dừng lại ở những dự án nhỏ lẻ
có sự tài trợ của các tổ chức quốc tế.

3. Năng lượng gió:
Bằng việc chuyển hóa động năng của gió thành cơ năng quay turbin, nối turbin
này với máy phát ta sẽ chuyển được năng lượng gió thành điện năng.
Khả năng áp dụng ở Việt Nam: tuy không có được tiềm năng lớn như ở các
nước Châu Âu, song theo khảo sát của “Chương trình đánh giá về năng lượng cho
châu Á” của Ngân hàng Thế giới WB, Việt Nam có tiềm năng về gió lớn nhất ở Đông
Nam Á, ước đạt 513.360 MW, cao hơn công suất dự báo của EVN năm 2020. Mặt
khác, Việt Nam có đường bờ biển dài hơn 3000 km, lại nằm giữa chí tuyến Bắc và
xích đạo, là nơi có gió thổi điều hòa nhất. Với sự quan tâm của chính phủ cùng với sự
giúp đỡ của các nước có công nghệ tiên tiến, Việt Nam hoàn toàn có khả năng phát
triển năng lượng gió để giải bài toán năng lượng trong tương lai.
4. Năng lượng sinh khổi:
Đây là nguồn năng lượng từ cây cỏ thiên nhiên và rác thải. Năng lượng sinh
khối có nhiều tác dụng và một trong số đó là sản xuất điện, bằng công nghệ sản xuất
điện và nhiệt kết hợp (Combine heat and power – CHP)
Khả năng áp dụng ở Việt Nam: Việt Nam là một nước nông nghiệp, do đó có
nhiều thuận lợi trong việc sử dụng năng lượng này. Theo nhiều kết quả nghiên cứu,
tiềm năng sinh khối từ bã mía trong sản xuất điện là 200 – 250 MW, trấu là 100 MW.
Tuy nhiên, việc phát triển dạng năng lượng này để sản xuất điện còn ở giai đoạn thử
nghiệm nhỏ, chủ yếu nghiên cứu để sản xuất nhiên liệu mới, đồng thời chính phủ
cũng chưa ban hành khung pháp lý về đầu tư phát triển năng lượng sinh học. Đây
chính là những khó khăn nhất định trong việc áp dụng năng lượng này ở Việt Nam.
5. Năng lượng địa nhiêt:
Nguyên lý: lợi dụng sức nóng của nguồn nước có nhiệt đọ cao từ 150
o
C trở lên
để sản xuất điện. Nghĩa là chuyển hóa nhiệt năng thành điện năng.
Khả năng áp dụng ở Việt Nam: tuy không nằm đúng trên vành đai lửa Thái
Bình Dương nhưng do ở gần đó nên nước ta cũng có nhiều nguồn nước nóng. Theo
thống kê chưa đầy đủ của Cục Địa chất và Khoáng sản, hiện Việt Nam có 264 nguồn

nước nóng, trong đó 64 nguồn từ 30 – 40
o
C, 72 nguồn 41 – 60
o
C, 36 nguồn 61 –
3
100
o
C, trên 100
o
C chỉ có 4 nguồn. Do nhiệt độ không thực sự cao nên khả năng sản
xuất điện từ dạng năng lượng này là có giới hạn.
Trong số những nguồn năng lượng mới nêu trên, thủy điện có tiềm năng nhất
(xét cả về mặt kinh tế và kỹ thuật). Tuy nhiên, như đã nêu, thủy điện đã và đang được
tận dụng triệt để. Ở đất nước ta Nnăng lượng gió là , một nguồn năng lượng tiềm tàng
vẫn chưa được khai thác nhiều và , với những ưu điểm của mình chúng, hoàn toàn có
thể đưa vào khai thác thương mại, phục vụ phát triển sản xuất cũng như nhu cầu sinh
hoạt của nhân dân.
Vì Với những lí do nàynói trên, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu khoa học
làtập trung nghiên cứu vào năng lượng gió. Cụ thể là tính toán khả năng sử dụng gió
để cung cấp điện độc lập cho những khu vực vùng núi, hải đảo. Đề tài đề cập giới
thiệu nguyên lý tập trung gió bằng tường chắn và so sánh, phân tích ưu nhược điểm
so với các trạm phong điện thông thường.
Bài toán được áp dụng cụ thể cho trạm phong điện tại đảo Phú Quý, Bình
Thuận. Kết quả nghiên cứu làm cơ sở về phương pháp luận cho việc lựa chọn loại
hình nhà máy phong điện nói chung.
4
CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT CHUNG NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI
I. Một số khái niệm cơ bản
Gió bắt nguồn từ sự nóng lên không đều của khí quyển trên bề mặt trái đất

dưới tác động của bức xạ mặt trời. Trái đất của chúng ta gồm có: lục địa, đại dương,
núi, rừng… Chính sự không đồng nhất của bề mặt đã quy định sự nóng lên khác nhau
cùa từng khu vực trên cùng một vĩ độ. Bên cạnh đó chuyển động quay của trái đất
cũng làm thay đổi hướng của các luồng không khí.
Trên quy mô toàn cầu các hiệu ứng nhiệt này kết hợp với các hiệu ứng động do
sự quay của trái đất sẽ hình thành kiểu gió thịnh hành (hinh 1-1).
- Vùng lặng gió: nằm trên xích đạo
- Vùng gió mùa: nằm từ xích đạo đến 30
O
vĩ độ Bắc và 30
O
vĩ độ Nam
+ Ở bán cầu bắc: hướng gió di chuyển từ phía Đông Bắc.
+ Ở bán cầu nam: hướng gió di chuyển từ phía Đông Nam.
+ Vận tốc gió mùa trung bình khoảng 6 – 8 m/s
+ Chiều cao hoạt động của gió mùa tính từ bề mặt trái đất từ 1 – 4 km
- Vùng lặng gió có áp suất cao: nằm từ ở độ 30
O
bán cầu Bắc và bán cầu Nam.
- Vùng từ vĩ độ 30
O
đến vĩ độ 60
O
:
+ Ở bán cầu bắc: hướng gió di chuyển từ phía Tây – Tây Nam
+ Ở bán cầu nam: hướng gió di chuyển từ phía Tây – Tây Bắc
- Vùng từ vĩ độ 60
O
đến Bắc và cực Nam :
+ Ở bán cầu bắc: hướng gió di chuyển từ phía Bắc Đông Bắc

+ Ở bán cầu nam: hướng gió di chuyển từ phía Nam – Đông Nam
Hình 1-1: Sự luân chuyển của khí quyển
5
Hình 1-2: Sự luân chuyển của khí quyển
Các vùng có trữ năng gió phân biệt với nhau khá rõ nét do các yếu tố địa lý và
môi trường. Tốc độ gió trung bình của một khu vực giúp chúng ta lực chọn loại động
cơ gió và đánh giá hiệu suất của máy phát điện.
Vận tốc gió là quãng đường mà khối không khí di chuyển trong một đơn vị
thời gian. Vận tốc gió biến đổi đều theo hướng cũng như theo độ lớn. Nguyên nhân
của sự biến đổi này là do sự nóng lên không đều của bề mặt trái đất và sự không bằng
phẳng của địa hình.
Tốc độ gió tăng theo độ cao và các thành phần lực tác dụng nằm ngang theo
tính toán lớn hơn nhiều so với các thành phần thẳng đứng. Tuy nhiên thành phần
thẳng đứng lại là nguyên nhân chính gây ra các cơn gió mạnh và các biến đổi ngắn
hạn.
II. Nội dung cơ bản của đề tài
Việc đánh giá tiềm năng năng lượng gió của một vùng để đưa vào khai thác
trong lĩnh vực phát điện là một yêu cầu cần thiết. Để xây dựng một nhà máy phong
điện cần có một diện tích lớn để phân bố toàn bộ các cột tuabin gió theo thiết kế.
Trong phạm vi để tài này trình bày nghiên cứu đánh giá tiềm năng năng lượng gió
của một vùng và so sánh phương pháp tập trung năng lượng gió bằng tường gió với
một trạm phong điện thông thường có những ưu nhược điểm gì.
6
Hình 1-3: Minh họa phương pháp tập trung năng lượng gió thông thường
Hình 1-4: Minh họa phương pháp tập trung năng lượng bằng tường gió
7
CHƯƠNG II: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
- Công suất của gió qua một diện tích F:
kWFuN ,
2

1
3
×××=
ρ
Tính cho 1 đơn vị diện tích ta có công suất N
r
:
2
3
,
2
1
m
kW
uN
r
××=
ρ
Trong đó:
- ρ: khối lượng riêng của không khí, lấy bằng 1.226 (kg/m
3
)
- u: vận tốc gió (m/s)
- Điện năng gió :
kWhTNE
rn
,
×=
- T: thời gian (giờ)
8

CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG ĐỀ TÀI TRONG VIỆC ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG
GIÓ CỦA NAM ĐẢO PHÚ QUÝ VÀ GIẢI PHÁP TƯỜNG GIÓ ĐỐI VƠI
TRẠM PHONG ĐIỆN
I.
Tính toán tiềm năng năng lượng gió ở đảo Phú Quý:
1.Các thông tin chung về đảo Phú Quý:
- Vị trí địa lý: 10
o
29’ B đến 10
o
31’ B và 108
o
55’Đ đến 108
o
59’ Đông.
- Diện tích: 16,4 km
2
- Thuộc tỉnh Bình Thuận, gồm có 3 xã đảo và 10 thôn với huyện lỵ là xã Ngũ
Phụng.
2. Tính toán tiềm năng năng lượng gió: (áp dụng tính cho phía Nam đảo Phú
Quý)
2.1) Số liệu thu thập:
- Tài liệu khí tượng Phú Quý đo ở độ cao 1212m so với mặt đất theo “ Số liệu
Khí tượng thủy văn Việt Nam”
+ Từ năm 1979 - 1985: tốc độ gió trung bình năm 6,2m/s, tốc độ gió lớn
nhất 28m/s, hướng Tây vào ngày 22/6/1979
+ Từ năm 1980 - 1998: tốc độ gió trung bình năm 5,5m/s, tốc độ gió lớn
nhất 28m/s vào ngày 6/1/1995
+ Từ năm 1999 - 2003: tốc độ gió trung bình năm 5,1m/s, tốc độ gió lớn
nhất 33m/s vào ngày 6/7/2001

+ Từ năm 7/2004 – 6/2005: tốc độ gió trung bình năm 4,9m/s, tốc độ gió
lớn nhất 18 m/s, hướng Tây – Tây Nam vào ngày 18/7/2004
- Tài liệu đo gió thực tế 1 năm tại bắc và Nam đảo ở độ cao 12m, 40m và 60m
so với mặt đất.
- Kết quả thu được từ tài liệu:
+ Hướng gió chính của năm: Bắc – Đông -Bắc
+ Hướng gió theo tháng: (xem phụ lục I)
b2.2) Các công thức sử dụng để tính toán:
- Vận tốc gió phụ thuộc vào nhiều yếu tố, do đó ta phải tiến hành hiệu chỉnh vận tốc
gió trong tài liệu sẵn có theo địa hình và độ cao như sau:
'
d d 0c c h
u u K K
= × ×
(2-1)
Trong đó:
- u
cd
’ là vận tốc gió được chia thành từng cấp độ khác nhau (xem bảng tính số 1
)
-
dc
u
: vận tốc gió trung bình theo cấp độ.
- K
0
: hệ số độ thoáng của vị trí đặt turbin gió, được xác định như sau:
9
ax
0

m
b
K
K
K
=
(2-2)
Với K
max
= 9: hệ số phụ thuộc vào vùng miền.
K
b
= 8
- K
h
: hệ số hiệu chỉnh theo độ cao, và được tính như sau:
m
h
H
K
h
φ
 
=
 ÷
 ÷
 
(2-3)
Với H là độ cao cột turbin gió dự kiến.
h

φ
là độ cao đặt máy đo gió, ở đây là 40m.
m là hệ số phụ thuộc vào vận tốc: m=f(u). Do ở đây không có số liệu tra
nên ta chọn m = 0,14.
- Công suất của gió qua một turbindiện tích F:
' 3
d
1
2
c
N u F
ρ
= × × ×
(2-4)
Tính cho 1 đơn vị diện tích ta có công suất N
r
:
' 3
d
1
2
r c
N u
ρ
= × ×
(2-5)
Trong đó:
- ρ: khối lượng riêng của không khí, lấy bằng 1.226 (kg/m
3
)

- u
cd
’: vận tốc gió đã hiệu chỉnh, tính theo công thức (2-1)
- Điện năng gió theo lý thuyết:
ax
0
m
u
n i i
E N t
= ×∆
∑
(2-6)
Tương tự như ở trên, nếu tính cho một đơn vị diện tích, ta có điện năng gió năm
là:
( )
ax ax
' 3
di 0
0 0
1
2
m m
u u
n ri i c i
E N t u T P
ρ
= ×∆ = × × × ×∆
∑ ∑
(2-7)

Trong đó: T
0
là số giờ trong năm: 8760h
∆P
i
là tần suất xuất hiện của cấp độ gió u
i
trong năm.
Các đại lượng khác đã được giải thích ở trên.
(Kết quả tính toán cụ thể xem bảng tính số 2)
- Hệ số sử dụng công suất lắp máy:
ax
min
d ( )
m
u
s u i i
u
K N P
= ×∆
∑
(2-8)
Trong đó:
( )u i
N
là hệ số sử dụng công suất lắp máy ứng với vận tốc gió u’
cd
đã
tính ở trên, được tính như sau:
10

'
( )
i
u i
T
N
N
N
=
(2-9)
Với N
T
là công suất định mức của turbin gió.
N’
i
là công suất phụ thuộc vào đặc tính của turbin và vận tốc u’
cd
.
(Kết quả tính toán K
sd
xin xem bảng tính số 3)
- Điện năng của một trạm phong điện:
1 dtram T s
E N T
= ×
(2-10)
Trong đó: T
sd
là thời gian phát được công suất định mức, được tính như sau:
d d 0s s

T K T
= ×
(2-11)
N
T
đã được giả thích ở trên.
Sau khi tính toán K
sd
cụ thể cho từng tháng theo công thức 2-8, ta tính được
E
1tram
của từng tháng theo công thức 2-11 (lúc này, T
sd
là số giờ phát được công
suất định mức trong từng tháng và trong công thức 2-11 T
0
là số giờ trong
tháng) ta được kết quả tính ghi ở bảng 4.
c2.3) Chọn loại turbin:
Căn cứ vào vận tốc gió lớn nhất cũng như chiều cao lắp đặt dự kiến và
khoảng vận tốc gió có tần suất xuất hiện lớn nhất, ta chọn loại turbin của hãng
Fuhrlander-250 có các thông số như sau:
- Công suất định mức: N
T
= 125kW
- Vận tốc gió nhỏ nhất có thể hoạt động được: u
min
= 2,5 (m/s)
- Vận tốc gió lớn nhất: u
max

= 25 (m/s)
- Vận tốc gió làm việc với với công suất định mức: u
đm
=14m/s
- Đường kính rôto: D = 29,5 (m)
- Độ cao lắp đặt: H = 40m.
- Đường đặc tính công suất của tuabin Fuhrlander-250
11
d2.4) Các kết quả tính toán cụ thể:
Với loại turbin đã chọn ở trên, ta tiến hành tính toán theo các công thức
(đã nêu ở mục b 2.2phần 2) được kết quả như sau:
Bảng 1
u
cd
0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9
dc
u
0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5
u’
cd
0.56 1.69 2.81 3.94 5.06 6.19 7.31 8.44 9.56
u
cd
9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18
dc
u
9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5 16.5 17.5
u’
cd
10.69 11.81 12.94 14.06 15.19 16.31 17.44 18.56 19.69

u
cd
18-19 19-20 20-21 21-22 22-23
dc
u
18.5 19.5 20.5 21.5 22.5
u’
cd
20.81 21.94 23.06 24.19 25.31
Bảng 2
u’
cd
(m/s)
' 3
dc
u
∆P
i
(%)
N
ri
(W)
∆P
i
x N
ri
0.56 0.18 1.88 0.03 0.00
1.69 4.81 2.73 0.78 0.13
2.81 22.25 5.80 3.63 1.29
3.94 61.05 10.11 9.95 6.17

5.06 129.75 13.55 21.15 17.57
6.19 236.89 13.15 38.61 31.14
7.31 391.02 11.31 63.74 44.24
8.44 600.68 7.86 97.91 47.23
9.56 874.41 5.63 142.53 49.27
10.69 1220.75 4.48 198.98 54.73
11.81 1648.26 4.35 268.67 71.63
12.94 2165.46 4.49 352.97 97.18
14.06 2780.91 4.40 453.29 122.40
15.19 3503.15 3.02 571.01 105.96
16.31 4340.72 2.81 707.54 122.09
17.44 5302.16 2.15 864.25 114.05
18.56 6396.01 1.17 1042.55 74.71
19.69 7630.83 0.51 1243.83 39.17
20.81 9015.15 0.27 1469.47 24.76
21.94 10557.51 0.15 1720.87 15.75
23.06 12266.46 0.08 1999.43 9.62
24.19 14150.54 0.07 2306.54 9.51
25.31 16218.29 0.02 2643.58 3.63
E
n
= 5704.1376 kWh
12
Bảng 3
u
cd
dc
u
m/s
K

0
K
h
u’
cd
m/s
∆P
i
%
i
P∆
∑
N
i
(kW)
N
i
’
kW
N
T
kW
( )u i
N
( )u i
N
x∆P
i
3
-

4
3.5 1.125 1 3.94 10.11 10.11 25.58 19 125 0.152 0.015
4
-
5
4.5 1.125 1 5.06 13.55 23.66 54.36 31 125 0.248 0.034
5
-
6
5.5 1.125 1 6.19 13.15 36.80 99.25 42 125 0.336 0.044
6
-
7
6.5 1.125 1 7.31 11.31 48.12 163.83 55 125 0.440 0.050
7
-
8
7.5 1.125 1 8.44 7.86 55.98 251.67 66 125 0.528 0.042
8
-
9
8.9 1.125 1 9.56 5.63 61.62 366.36 80 125 0.640 0.036
9
-10
9.5 1.125 1 10.69 4.48 66.10 511.47 89 125 0.712 0.032
10-11 10.5 1.125 1 11.81 4.35 70.44 690.59 103 125 0.824 0.036
11-12 11.5 1.125 1 12.94 4.49 74.93 907.29 113 125 0.904 0.041
12-13 12.5 1.125 1 14.06 4.40 79.33 1165.15 125 125 1.000 0.044
13-14 13.5 1.125 1 15.19 3.02 82.36 1467.76 125 125 1.000 0.030
14-15 14.5 1.125 1 16.31 2.81 85.17 1818.68 125 125 1.000 0.028

15-16 15.5 1.125 1 17.44 2.15 87.32 2221.51 125 125 1.000 0.022
16-17 16.5 1.125 1 18.56 1.17 88.49 2679.81 125 125 1.000 0.012
17-18 17.5 1.125 1 19.69 0.51 89.00 3197.18 125 125 1.000 0.005
18-19 18.5 1.125 1 20.81 0.27 89.28 3777.18 125 125 1.000 0.003
19-20 19.5 1.125 1 21.94 0.15 89.43 4423.41 125 125 1.000 0.001
20-21 20.5 1.125 1 23.06 0.08 89.51 5139.43 125 125 1.000 0.001
21-22 21.5 1.125 1 24.19 0.07 89.57 5928.82 125 125 1.000 0.001
K
sd
= 0.475
Bảng 4
Tháng K
sd
E
1tram
(kWh)
T
sd
(h)
số giờ
trong
tháng
1 0.754 70 122 560.98 744
2 0.742 62 328 498.62 672
3 0.57 53 010 424.08 744
4 0.405 36 450 291.60 720
5 0.288 26 784 214.27 744
6 0.514 46 260 370.08 720
13
7 0.213 19 809 158.47 744

8 0.347 32 271 258.17 744
9 0.192 17 280 138.24 720
10 0.3 27 900 223.20 744
11 0.437 39 330 314.64 720
12 0.941 87 513 700.10 744
Tổng 519 057 4152.46 8760
K
sd
trung bình năm là 0.475
E
n
của 1 trạm là 519,057 MWh.
14
Theo phương thức bố trí trong nhà máy phong điện diện tích chiếm dụng
trung bình của 1 cột tuabin gió là 5000 m
2

Ứng với nhà máy phong điện gồm 6 tổ máy, công suất lắp máy là :
750kW , điện năng trung bình năm là : 3114 MWh
3. Tính toán so sánh giữa phương án lắp đặt nhà máy phong điện truyền
thống và phương án lắp đặt đập gió (tường gió):
a) Mô tả tường gió:
- Turbin gió đã chọn ở trên là loại 125kW có diện tích là 683,5 m
2
. Do đó ta xây
dựng một tường gió có diện tích gần 683,5m
2
.
- Tường gió lắp đặt loại turbin Atlantis Windkraft WB15/0.3kW có các thông
số sau:

+ Công suất định mức: N
T
= 0,37 kW
+ Vận tốc gió nhỏ nhất: u
min
= 3 m/s
+ Vận tốc gió định mức: u
T
= 10m/s
+ Đường kính roto D = 1,5 m
+ Diện tích vùng quét của roto: F = 1,8 m
2
+ Số cánh quạt: 3
- Mỗi turbin được đặt trong một khoang hình tròn có bán kính là 0,8 m và bao ngoài
là ô hình lục giác có bán kính đường tròn ngoại tiếp là 1,2 m với tổng diện tích là
3,74m
2
. Như vậy, tổng diện tích của tường gió là 673,4 m
2
.
- Tường gió trên được bố trí 9 tầng, mỗi tầng 20 turbin. Tâm của turbin thấp nhất
cách mặt đất 3m, tâm của turbin cao nhất cách mặt đất 17,4 m.
Hình 3-1. Sơ đồ bố trí tường gió
b) Tính toán năng lượng của tường gió:
- Sử dụng chung các công thức tính toán cho một trạm phong điện như ở trên để tính
toán tìm năng lượng của tường gió. Tính toán cho các cấp độ gió ở từng độ cao lắp
đặt khác nhau cho từng tầng của tường gió.
15
16
- Kết quả tính toán như sau:

Độ cao đặt turbin K
sd
E
n 1 turbin
(kWh)
E
n tầng
(KWh)
3 0.274
888.0888
720.072
17761.8129
613
4.8 0.309
1001.531
812.052
20030.6146
169.4
6.6 0.338
1095.526
888.264
21910.5159
887.5
8.4 0.338
1095.567
888.264
21911.3159
887.5
10.2 0.364
1179.797

956.592
23595.9172
186.6
12 0.375
1215.459
85.5
24309.0177
390
13.8 0.394
1277.033
1035.432
25540.7186
377.8
15.6 0.4
1296.481
051.2
25929.6189
216
17.4 0.409
1325.651
1074.852
26513.0193
473.4
Tổng
0.355667
356
10375.12
8 412.228
207502.51
514 201

Ghi chú: độ cao đặt turbin (độ cao tầng turbin) tính từ mặt đất lên
và tính đến tâm turbin.
Vậy điện năng thu được của tường gió là 207.5M1514,201 MWh.có công
suất lắp máy 66.6kw
Tương tự ,ứng với công suất lắp máy của tường gió 125kW thì điện năng
thu được 388.5 MWh và có diện tích chiếm dụng không gian là 1280 m
2
, chúng
ta thiết kế 2 tường gió.
c) Kết luận:
- Thông qua kết quả tính toán ta thấy phương án tường gió với cùng công suất
lắp máy chúng ta thu được điện lượng trung bình năm E
n
lớn nhỏ hơn so với
phương án lắp đặt trạm phong điện kiểu truyền thống 25%. Tuy nhiên diện tích
chiếm dụng của tường gió lại nhỏ hơn rất nhiều so với diện tích chiếm dụng của
nhà máy phong điện thông thường
- Mật độ năng lượng gió khai thác để phát điện trên một đơn vị diện tích:
NM
n
tháckhai
F
E
=
ρ
Trong đó: En – điện lượng trung bình năm của trạm phong điện hoặc tường
gió, F
MN
– diện tích chiếm dụng của nhà máy
+ Đối với trạm phong điện thông thường: r

khaithác
=0.104 MW/m
2

+ Đối với tường gió: r
khaithác
= 0.304 MW/m
2

17
Từ kết quả trên có thể thấy mật độ năng lương gió dùng để phát điện của tường
gió lớn hơn khoảng 3 lần so với trạm phong điện thông thường.
- Tuy nhiên, khả năng lắp đặt, xây dựng còn phụ thuộc vào điều kiện địa chất,
địa hình và các yếu tố khác, do đó việc tính toán sơ bộ ở đây chỉ là một yếu tố
để xem xét khi chọn phương án.
18
4. Tiến hành bố trí cho từng phương án nhà máy phong điện truyền
thống:
- Căn cứ vào bình đồ khu vực phía Nam đảo đã có, ta tiến hành bố trí vị trí
các turbin gió cũng như tường gió.
- Căn cứ vào cách xây dựng hoa gió từ tài liệu khí tượng
- Với phương án trạm phong điện kiểu truyền thống: bố trí 6 turbin với các
khoảng cách như trên hình sau:
NNE
Hình 3 – 2. Sơ dđồ bố trí nhà máy phong điện kiểu truyền thống
- Sơ đồ bố trí cụ thể xem trên bình đồ.
19
CHƯƠNG IV: Ý NGHĨA THỰC TIỄN VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG
I. Ý nghĩa
Như đã phân tích và tính toán cụ thể bên trên thì việc xác định tiềm năng

năng lượng gió để từ đó đưa ra giải pháp khai thác điện năng có ý nghĩa trong
việc giải quyết một phần sự thiếu hụt năng lượng hiện nay.
Như chúng ta phân tích ở trên thì trường hợp sử dụng đập gió (tường gió)
giúp giảm nhỏ diện tích cũng như không gian sử dụng của nhà máy nếu so sánh
với một nhà máy phong điện thông thường có cùng công suất.
II. Phạm vi ứng dụng
Với phương pháp tính toán như trên đề tài này có thể ứng dụng khai thác
năng lượng gió cho tất cả các vùng khác nhau. Tuy nhiên, trong phạm vi để tài
này chúng em chỉ nghiên cứu phương pháp tính toán đơn giản dùng để đánh giá
trữ năng năng lượng gió cũng như ứng dụng phương pháp này vào thiết kế sơ
bộ các trạm phong điện nói chung ở nước ta.
20
IKẾT LUẬNII. Kết luận:
Như vậy sau một thời gian học tập và nghiên cứu chúng em đã hoàn
thành đề tài nghiên cứu:
“Giải pháp tường gió đối với trạm phong điện”
Thông qua đề tài Nghiên cứu khoa học này, chúng em đã được tìm hiểu
về các dạng năng lượng mới mà cụ thể là năng lượng gió. Trong đề tài chúng
em đã trình bày phương pháp tính toán xác định năng lượng gió của một vùng
nhất định từ đó tiến hành khai thác điện năng và so sánh phương pháp tập trung
năng lượng bằng tường gió với các trạm phong điện thông thường. Chúng em
hy vọng sẽ có điều kiện tiến hành đi sâu nghiên cứu toàn diện về cách tính toán
chi tiết cho trạm phong điện để đề tài có ý nghĩa thực tiến hơn.
Do thời gian và trình độ còn hạn chế nên trong phạm vi đề tài chúng em
chỉ nghiên cứu tính toán sơ bộ và không thể tránh khỏi những thiếu sót. Kính
mong các thầy cô giáo thông cảm và tạo điều kiện giúp đỡ chúng em hơn nữa
để chúng em có thêm nhiều kiến thức chuyên môn và phát triển đề tài có thêm
tính ứng dụng hơn nữa
Nhân đây Thông qua đề tài Nghiên cứu khoa học này, chúng em đã được
tìm hiểu về các dạng năng lượng mới mà cụ thể là năng lượng gió và học cách

tính toán cũng như bố trí một nhà máy phong điện. Đồng thời, chúng em cũng
được tìm hiểu thêm và các cách ứng dụng khác nhau của năng lượng gió.
Cchúng em cũng xin gửi lời cám ơn chân thành tới các Thầy cô giáo
Khoa Năng lượng đặc biệt là thầy giáo PGS.TS. Hồ Sĩ Dự cảm ơn và cô giáo
ThS. Hồ Ngọc Dung và thầy PGS.TS. Hồ Sĩ Dự đã nhiệt tình giúp đỡ chúng em
hoàn thành đề tài này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Nhóm sinh viên
21
ICÁC TÀI LIỆU THAM KHẢOV. Các tài liệu tham khảo:
- “Năng lượng Việt Nam bước ra biển lớn” – Tập đoàn năng lượng Việt Nam
( VEA) – NXB Hà Nội 2007
- “Năng lượng cho thế kỷ 21 – những thách thức và triển vọng” – Hồ Sĩ
Thoảng và Trần Mạnh Trí – NXB Khoa học và kỹ thuật 8/2009
- Bảng tra turbin gió (nguồn Internet)
- Các thông tin về tường gió (nguồn Internet)
22
PHỤ LỤC TÍNH TOÁN
23
N
E
S
NW
NNW
NNE
WNW
NE
ENE
W
ESE

SE
SSE
WSW
SW
SSW
E
E
E
Ghi chú:
là turbin
Bố trí turbine khi có hướng gió chủ đạo
Hoa gió
Bố trí turbine
N
E
S
NW
NNW
NNE
WNW
NE
ENE
W
ESE
SE
SSE
WSW
SW
SSW
N

NNE
NE
ENE
E
ESE
SE
SSE
S
SSW
SW
WSW
W
WNW
NW
NNW
Hoa gió
Bố trí turbine khi không có hướng gió chủ đạo
B? trí turbin
Ghi chú:
là turbin
24

25