Nghiên cứu tổng quan về năng lượng gió ở Việt Nam

Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng năng lượng gió ở
Việt Nam
2013
LỜI NÓI ĐẦU
Nhân loại đang bước vào thập niên đầu của thế kỷ XXI. Thiếu hụt năng lượng
và vấn đề ô nhiễm môi trường đang là những mối đe dọa sự phát triển bền vững của
ngôi nhà chung “Trái đất” của chúng ta. Ngay cả nguồn thủy điện tưởng như vô hại
đến môi trường thì nay người ta đã phải quan tâm đến những hậu quả nghiêm trọng là
làm mất cân bằng sinh thái. Do vậy, việc khai thác và sử dụng các nguồn năng lượng
mới và tái tạo như nặng lượng hạt nhân, năng ượng địa nhiệt, năng lượng gió, năng
lượng Mặt trời… là hướng đi quan trọng trong quy hoạch phát triển nặng lượng, đảm
bảo an ninh năng lượng cho mỗi quốc gia.
Nặng lượng là một trong những nhu cầu thiết yếu của con người và là một yếu
tố đầu vào không thể thiếu được vủa hoạt động kinh tế. Khi mức sống của người dân
càng cao, trình độ sản xuất của nên kinh tế ngày càng hiện đại thì nhu cầu về năng
lượng cũng ngày càng lớn, và việc thoả mãn nhu cầu này thực sự là một thách thức
đối với hầu hết mọi quốc gia. Ở Việt Nam, cùng với sự phát triển công nghiệp và sự
hiện đại hóa thì nhu cầu năng lượng cũng rất cần cho sự phát triển đất nước. Vấn đề
đặt ra là phát triển nguồn năng lượng sao cho phù hợp mà không ảnh hưởng tới môi
trường và cảnh quan thiên nhiên. Trong khi đó các nguồn năng lượng hóa thạch như:
than đá, dầu mỏ, khí đốt ngày càng cạn kiệt. Mặt khác việc sử dụng các nguồn năng
lượng này sẽ ô nhiễm môi trường, tác nhân gây hiệu ứng nhà kính. Từ đầu năm đến
nay, đất nước ta đã chịu nhiều cơn bão lớn gây thiệt hại lớn về người và của cải;
nguyên nhân sâu xa chính là môi trường bị hủy hoại gây nên biến đổi khí hậu. Để
giảm những vấn đề trên ta phải tìm nguồn năng tái tạo, năng lượng sạch để thay thế
hiệu quả, giảm nhẹ tác động của năng lượng đến tình hình an ninh kinh tế chính trị
quốc gia. Nhận thấy được tầm quan trọng về vấn đề năng lượng để phát triển. Việt
Nam có các quan điểm về chính sách về sử dụng năng lượng hiệu quả nguồn năng
lượng tái sinh trong đó có năng lượng gió.
Năng lượng gió là nguồn năng lượng tự nhiên, dồi dào và phong phú, được ưu
tiên đầu tư và phát triển ở Việt Nam. Nhiều dự án đã được khởi công xây dựng với

1 | P a g e
GVHD: ThS. Nguyễn Đình Ngọc
Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng năng lượng gió ở
Việt Nam
2013
quy mô vừa và nhỏ. Tiêu biểu là công trình điện gió ở bán đảo Bạch Long Vĩ có công
suất 800Kw, điện gió Phương Mai III ở tỉnh Bình Định đang được xây dựng.
Năng lượng gió là nguồn năng lượng sạch, vô tận, thân thiện với môi trường và
có tiềm năng rất lớn. Nội dung chúng em nghiên cứu dưới đây là tổng quan về ứng
dụng năng lượng gió ở Việt Nam, chủ yếu là ứng dụng sản xuất điện gió. Bên cạnh đó
đưa ra những tiềm năng, công nghệ sản xuất và những ưu nhược điểm cũng như thách
thức phát triển ứng dụng năng lượng gió ở Việt Nam.
2 | P a g e
GVHD: ThS. Nguyễn Đình Ngọc
Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng năng lượng gió ở
Việt Nam
2013
PHỤ LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 4
1.1 Khái niệm 4
1.2 Sự hình thành 4
1.3 Đặc trưng của năng lượng gió 5
CHƯƠNG II: TIỀM NĂNG VÀ TRỮ LƯỢNG NĂNG LƯỢNG GIÓ 8
2.1 Tiềm năng và trữ lượng năng lượng gió trên thế giới 8
2.2 Tiềm năng và trữ lượng năng lượng gió ở Việt Nam 10
2.3 Ứng dụng năng lượng gió trong đời sống 12
CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐIỆN GIÓ 15
3.1 Sự hình thành năng lượng gió 15
3.2 Lý do sử dụng năng lượng gió 15

3.3 Công nghệ sản xuất điện gió 16
3.4 Tuabin gió và tháp 18
3.5 Ứng dụng của công nghệ điện gió 20
CHƯƠNG IV: THIẾT KỆ HỆ THỐNG ĐIỆN GIÓ NHỎ PHỤC VỤ
ĐỜI SỐNG 21
4.1 Cấu trúc chung 21
4.2 Thiết kế kỹ thuật 22
4.3 Khai thác và sử dụng hệ thống điện gió công suất nhỏ trong
hộ gia đinh 26
CHƯƠNG V: QUY HOẠCH VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ Ở VIỆT NAM 28
5.1 Tình hình sử dụng và phát triển năng lượng gió ở Việt Nam
hiện nay 28
5.2 Những lợi ích về môi trường và xã hội của năng lượng gió 31
5.3 Những đề xuất phát triển năng lượng gió ở Việt Nam 32
5.4 Những thuận lợi và khó khăn trong việc sử dụng năng lượng
gió ở Việt Nam 33
5.5 Những vấn đề cần quan tâm khi sử dụng năng lượng gió 35
KẾT LUẬN 36
TÀI LIỆU THAM KHẢO 37
3 | P a g e
GVHD: ThS. Nguyễn Đình Ngọc
Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng năng lượng gió ở
Việt Nam
2013
4 | P a g e
GVHD: ThS. Nguyễn Đình Ngọc
Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng năng lượng gió ở
Việt Nam
2013
CHƯƠNG I:

TỔNG QUAN
1.1– KHÁI NIỆM
Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyển
Trái Đất. Năng lượng gió là một hình thức gián tiếp của năng lượng mặt trời. Sử dụng
năng lượng gió là một trong các cách lấy năng lượng xa xưa nhất từ môi trường tự
nhiên và đã được biết đến từ thời kỳ Cổ đại.
1.2 – SỰ HÌNH THÀNH
Bức xạ Mặt Trời chiếu xuống bề mặt Trái Đất không đồng đều làm cho
bầu khí quyển, nước và không khí nóng không đều nhau. Một nửa bề mặt của
Trái Đất, mặt ban đêm, bị che khuất không nhận được bức xạ của Mặt Trời và
thêm vào đó là bức xạ Mặt Trời ở các vùng gần xích đạo nhiều hơn là ở các
cực, do đó có sự khác nhau về nhiệt độ và vì thế là khác nhau về áp suất mà
không khí giữa xích đạo và 2 cực cũng như không khí giữa mặt ban ngày và
mặt ban đêm của Trái Đất di động tạo thành gió. Trái Đất xoay tròn cũng góp
phần vào việc làm xoáy không khí và vì trục quay của Trái Đất nghiêng đi (so
với mặt phẳng do quỹ đạo Trái Đất tạo thành khi quay quanh Mặt Trời) nên
cũng tạo thành các dòng không khí theo mùa.
Bản đồ vận tốc gió theo mùa do bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng Coriolis
được tạo thành từ sự quay quanh trục của Trái Đất nên không khí đi từ vùng
áp cao đến vùng áp thấp không chuyển động thẳng mà tạo thành các cơn gió
xoáy có chiều xoáy khác nhau giữa Bắc bán cầu và Nam bán cầu. Nếu nhìn từ
vũ trụ thì trên Bắc bán cầu không khí di chuyển vào một vùng áp thấp ngược
với chiều kim đồng hồ và ra khỏi một vùng áp cao theo chiều kim đồng hồ.
Trên Nam bán cầu thì chiều hướng ngược lại.
Ngoài các yếu tố có tính toàn cầu trên, gió cũng bị ảnh hưởng bởi địa
hình tại từng địa phương. Do nước và đất có nhiệt dung khác nhau nên ban ngày đất
nóng lên nhanh hơn nước, tạo nên khác biệt về áp suất và vì thế có gió thổi từ biển
5 | P a g e
GVHD: ThS. Nguyễn Đình Ngọc
Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng năng lượng gió ở

Việt Nam
2013
hay hồ vào đất liền. Vào ban đêm đất liền nguội đi nhanh hơn nước và hiệu ứng này
xảy ra theo chiều ngược lại.
Đã từ lâu, con người đã biết sử dụng năng lượng gió . Chuyển động của gió tạo
ra một lực cơ học ở dạng lực mặt. Lực này có chiều, hướng, độ lớn và có năng lượng
ở dạng cơ năng. Con người đã biết lợi dụng sức gió để ứng dụng vào cuộc sống (Cối
xay gió, thuyền buồm, xay lúa, bơm nước…) Những ứng dụng đó chỉ dừng lại ở cấp
độ ứng dụng đơn giản. Hiện nay với tiến bộ KH-KT con người đã nghiên cứu và dứng
dụng rộng rãi hơn năng lượng gió, cơ năng của gió làm quay các cánh quạt giúp các
tuabin chuyển động tạo ra điện. Hà Lan là nước đầu tiên ừng dụng năng lượng gió,
nổi tiếng với những quạt gió. Vào thập niên 1980, những trại điện gió (Wind farm)
đầu được thiết kế và xây dựng. Trong hơn hai mơi năm qua, điện gió đã có những
bước tiến vượt bậc.
1.3– ĐẶC TRƯNG CỦA NĂNG LƯỢNG GIÓ
a. Đặc điểm phân bố của năng lượng gió trên lãnh thổ
Tốc độ gió phân bố theo quy luật càng lên cao gió thổi càng mạnh. Ở các vùng
núi thì tại sườn đón gió, gió có tốc độ mạnh; ngược lại tại phía sườn khuất gió, gió
yếu. Trong các thung lũng hẹp và lòng chảo trũng gió rất yếu. Tuy nhiên các thung
lũng sông có hướng song song với hướng gió thịnh hành lại là nơi hút gió. Trên các
đèo vắt qua các khối núi lớn thường là con đường thuận lợi cho gió lùa qua.
Ngoài khơi gió thổi mạnh và giảm dần khi vào đất liền. Bờ biển và duyên hải là
nơi trực tiếp đón gió từ biển thổi vào. Tuy nhiên cường độ gió ở mỗi nơi còn tùy
thuộc hướng của bờ biển đối với hướng gió thịnh hành và hình thế địa hình của vùng
đất liền kế tiếp phía trong. Trên các hải đảo phía Đông lãnh thổ gió thổi rất mạnh. Tại
các đảo phía Nam do gần xích đạo gió thổi có tốc độ nhỏ rõ rệt so với các đảo phía
Đông.
Hai nhân tố chính ảnh hưởng đến sự phân bố tốc độ gió là hoàn lưu và địa
hình.
6 | P a g e

GVHD: ThS. Nguyễn Đình Ngọc
Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng năng lượng gió ở
Việt Nam
2013
b. Đặc điểm phân bố của năng lượng gió theo mùa ở nước ta
Mỗi khu vực trên lãnh thổ chịu ảnh hưởng khác nhau của hai mùa gió Đông
Bắc và Tây Nam. Độ lớn của tốc độ và do đó độ lớn của năng lượng gió ở mỗi nơi
trong từng mùa phụ thuộc vào địa hình và vị trí địa lý của khu vực đó.
-Những khu vực có tiềm năng năng lượng gió mùa lạnh cao hơn mùa nóng rõ rệt là:
+Các hải đảo phía Đông lãnh thổ (trừ các đảo gần bờ từ Hải Phòng đến Diễn
Châu – Nghệ An).
+Khu vực phía Đông tỉnh Lạng Sơn.
+Các khui vực núi cao trên toàn lãnh thổ, kể cả Tây Nguyên.
+Duyên hải và đồng bằng kể tiếp duyên hải từ Hà Tĩnh đến Cà Mau, đặc biệt từ
Tuy Hòa đến Phan Thiết năng lượng mụa lạnh lớn vượt trội năng lượng mùa
nóng.
-Những khu vực có tiềm năng năng lượng gió mùa nóng cao hơn mùa lạnh rõ rệt là:
+Các đảo phía Tây Nam lãnh thổ.
+Duyên hải phía Tây và phần đồng bằng kế tiếp của Nam Bộ.
+Các vùng đất thấp và các vị trí dưới thấp phía Tây và Nam Tây Nguyên.
+Vùng núi thấp phía tây Nghệ An, Hà Tĩnh và Bình Trị Thiên.
+Duyên hải từ Hải Phòng đến Diễn Châu (Nghệ An) và đồng bằng kế tiếp.
Ngoài ra, tạ các vùng khác trên lãnh thổ tiềm năng năng lượng của hai mùa gió
gần tương đương với nhau.
Tỷ lệ giữa tiềm năng hai mùa không thay đổi theo độ cao.
7 | P a g e
GVHD: ThS. Nguyễn Đình Ngọc
Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng năng lượng gió ở
Việt Nam
2013

c.Ưu nhược điểm của năng lượng gió
-Ưu điểm:
+Năng lượng gió không thải khí, hóa chất độc hại ra môi trường. Đây là nguồn
năng lượng sạch.
+Ổn định giá năng lượng: đóng góp và đa dạng hòa năng lượng.
+Giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu nhập khẩu và hạn chế sự phụ thuộc vào
nguồn cung cấp nhiên liệu từ nước ngoài.
+Nhu cầu về điện của toàn nền kinh tế tang trung bình gần 13% năm và tốc độ
tang của mấy năm trở lại đây còn cao hơn mức trung bình.
+Không phát thải hiệu ứng gây nóng lên toàn cầu.
-Nhược điểm:
+Gây ra tiếng ổn, làm anh hưởng đến sinh hoạt của người dân xung quanh.
+Làm nhiều sóng vô tuyến
+Công suất điện gió trạm phong điện cung cấp phụ thuộc theo mùa, thời tiết và
địa hình.
8 | P a g e
GVHD: ThS. Nguyễn Đình Ngọc
Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng năng lượng gió ở
Việt Nam
2013
CHƯƠNG II:
TIỀM NĂNG VÀ TRỮ LƯỢNG NĂNG LƯỢNG GIÓ
2.1 - TIỀM NĂNG VÀ TRỮ LƯỢNG NĂNG LƯỢNG GIÓ TRÊN THẾ GIỚI
Trên phạm vi toàn cầu, năng lượng gió là nguồn năng lượng phát triển nhanh
nhất với tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm xấp xỉ 29% trong vòng mười năm
vừa qua. Đến năm 2008, công suất lắp đặt điện gió toàn cầu đã vượt quá 121GW. Tức
là hơn 15 lần công suất điện gió mười năm trước đây. Khi đó công suất điện gió toàn
cầu chỉ cỡ 7.6 GW. Với công suất này, hàng năm sẽ sản xuất được 260 tỷ kWh và cắt
giảm được 158 triệu tấn CO2. Năng lượng gió đã hát triển nhanh chóng thành một
ngành công nghiệp hoạn thiện và bùng nổ toàn cầu. Thị trường lắp đặt tuabin gió toàn

cầu năm 2008 cỡ 46 tỷ đô-la.
Triển vọng tương lai của công nghiệp điện gió toàn cầu là rất khích lệ và được
dự đoán tăng hơn 70% trong vòng vài năm tới để đạt tới công suất cớ 190 Gw vào
năm 2013.
H2.1 Tổng công suất lắp đặt điện gió toàn cầu thực tế và dự báo
9 | P a g e
GVHD: ThS. Nguyễn Đình Ngọc
Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng năng lượng gió ở
Việt Nam
2013
1997 - 2010
Công suất lắp đặt (GW) mười nước hàng đầu thế giới về năng lượng gió
cho trong hình H2.1.
Bảng 1: Công suất lắp đặt (GW) mười nước hàng đâu thế giới 2008-2010
Bảng 2: Dự báo phát triển năng lượng gió toàn cầu 2007 – 2030

Tiềm năng năng lượng gió bốn nước ĐNA ở độ cao 65m. Tiềm năng năng
lượng gió ở độ cao 65M chỉ dành cho tuabin gió có công suất lớn. Phần lớn vùng có
10 | P a g e
GVHD: ThS. Nguyễn Đình Ngọc
Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng năng lượng gió ở
Việt Nam
2013
gió là vùng mặt đất không có vật cản trở. Mật độ công suất điện gió lấy theo giả thiết
4MW/Km2. Nếu tính tiềm năng năng lượng gió của Việt Nam ở những vùng có gió
tốt cho đến cực tốt (Các con số in đậm ở cuối bảng 3) thì công suất tiềm năng đã ước
tới 111.916 MW hay ~112 GW. Nếu giả thiết công suất này có hệ số phát điện trung
bình hàng năm 20% - 25% thì niềm năng năng lượng gió trung bình hàng năm ước
tính 200 đến 245 tỷ kWh. Một tiềm năng rất lớn, gần gấp đôi tiềm năng thủy điện 123
tỷ kWh với công suất 30 GW.

Bảng 3:Tiềm năng năng lượng gió ở 4 nước Đông Nam Á (ĐNA)
Theo thống kê Trung Quốc là một nước được coi là có triển vọng và thực trạng
sử dụng về nguồn năng lượng này là lớn nhất thế giới. Sau đó là Đức, Tây Ban Nha,
Hoa Kỳ, Ấn Độ.
Tương lai của Đức là ngành năng lường này nằm ở ngoài khơi xa. Chính phủ
Đức đã đề ra mục tiêu từ này tới năm 2020 có thể đáp ứng 1/5 nhu cầu điện bằng
11 | P a g e
GVHD: ThS. Nguyễn Đình Ngọc
Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng năng lượng gió ở
Việt Nam
2013
nguồn năng lượng từ sức gió. Theo ước tính Đức sẽ khai thác được nguồn năng lượng
gió đạt 14.609 MW và sẽ chiếm 40% năng lượng gió trên thế giới.
Tiếp theo là Mỹ, dự tính sẽ sản xuất thêm 1.687 MW nâng tổng công suất lên
6.374 MW. Tiếp theo là Tây Ban Nha sẽ tăng thêm 1.377 để đạt được tổng số là
6.202 MW. Đan mạch thêm 1.377 đạt tới tổng số 3.110 MW. Ấn Độ nằm ở vị trí thứ
5 với tổng số năng lượng tư gió là 2.110 MW.
2.2 - TIỀM NĂNG VÀ TRỰ LƯỢNG NĂNG LƯỢNG GIÓ Ở VIỆT NAM
Nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa và bờ biển dài hơn 3200Km, ngoài ra còn
có gió mùa tây nam thổi vào mùa hè. Tốc độ gió trung bình ở biển Đông Việt Nam
khá mạnh. Vì vậy nhờ vào vị trí địa lý mà tiềm năng về năng lượng gió ở Việt Nam là
rất triển vọng. Theo đánh giá, Việt Nam có tiềm năng lớn nhất khu vực Đông Nam Á
về năng lượng gió.
Tổng tiềm năng điện gió của Việt Nam ược đạt 513,360 MW tức bằng hơn 200
lần công suất của thủy điện Sơn La, và hơn 10 lần tổng công suất dự bảo của ngành
điện năm 2020. Khu vực này chủ yếu dừa vào hướng gió tây nam.
Trong chương trình đánh giá về năng lượng cho Châu Á, Việt Nam có tới 8.6%
diện tích lãnh thổ được đánh giá có tiềm năng từ “tót” đến “rất tốt” để xay dựng vác
trạm điện gió cỡ lớn thì diện tích này ở Campuchia là 0.2%, ở Lào là 2.9% và ở Thái
Lan cũng chỉ là 0.2%. Việt Nam có đến 41% diện tiechs nông thôn có thể phát triển

điện gió loại nhỏ. Nếu so sánh con số này với các nước láng giềng thì Campuchia có
6%, Lào có 13% và Thái Lan là 9%.
Ở Việt Nam, các khu vực có thể phát triển năng lượng gió không trả đều trên
toàn bộ lãnh thổ. Với ảnh hưởng của gió mùa thì chế độ gió cũng khác nhau. Nếu ở
phía bắc đèo Hải Vân thì mùa gió manhjh chủ yếu trùng với mùa gió đông bắc. Trong
đó, khu vực giàu tiềm năng nhất là Quảng Ninh, Quảng Binh, Quảng Trị. Ở phần phía
nam đèo Hải Vân, mùa gió trùng với mùa gió Tây Nam và các vùng tiềm năng nhất
thuộc cao nguyên Tây Nguyên, các tỉnh ven biển và đồng bằng sông Cửu Long. Đặc
12 | P a g e
GVHD: ThS. Nguyễn Đình Ngọc
Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng năng lượng gió ở
Việt Nam
2013
biệt là hai vùng giàu tiềm năng nhất để phát triên năng lượng gió là Sơn Hải (Ninh
Thuận). Vùng đồi cát ở độ cao 60 – 100m từ phía tây Hàm Tiến đến Mũi Né (Bình
Thuận). Vùng này không những có vận tốc gió trung bình lớn mà còn có một thuận lợi
là số lượng các cơn bão khu vực này ít và gió có xu thế ổn định. Trong những tháng
có gió mùa, tỷ lệ gió nam và đông nam lên đến 98% với vận tốc trung bình
6 – 7m/s. tức là vận tốc có thể xây dựng các trạm điện gió công suất 3.0 - 3.5MW.
Tiềm năng năng lượng gió của Việt Nam không nhỏ. Phân bố mật độ năng
lượng được đánh giá vào khoảng 800 – 1400 kWh/m2 nằm tại các hải đảo, 500 – 100
kWh/m2 nằm tại vùng duyên hải miền Trung, Tây Nguyên và duyên hải Nam Bộ, các
khu vực dưới 500 kWh/m2 năm.
2.3 - ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG GIÓ TRONG ĐỜI SỐNG

a. Năng lượng gió trên thế giới
Cuối thế kỷ 20 và đầu thế kỷ 21 này vấn đề về nguồn năng lượng cung cấp cần
phải xem xét lại: hiện nay nguồn năng lượng hóa thạch đang cạn dần, đồng thời vấn
đề gây ô nhiễm môi trường do việc đốt nhiên liệu hóa thạch càng trở nên trầm trọng.
Vấn đề năng lượng sạch đang được quan tâm nhiều và là một sự lựa chọn cho ngành

năng lượng thay thế trong tương lai. Nguồn năng lượng sạch đang được quan tâm như
năng lượng gió, năng lượng mặt trời, năng lượng địa nhiệt, năng lượng sóng biển,
năng lượng thủy triều… Tất cả những loại năng lượng sạch này sẽ góp phần rất lớn
vào việc cải tạo cuộc sống nhân loại và cải thiện môi trường. Các hệ thống năng
lượng này được xem như là một sự lựa chọn thay thế cho các hệ thống cung cấp từ
lưới điện quốc gia ở các vùng nông thôn biệt lập, nơi mà việc phát triển lưới điện
không khả thi về mặt kinh tế, trong đó, năng lượng gió được xem như là nguồn năng
lượng dễ khai thác với công nghệ đơn giản và chi phí đầu tư và vận hành tương đối
thấp.

Theo tính toán của các nhà nghiên cứu, năng lượng từ mặt trời trên trái đất vào
khoảng 173.000 tỉ KW còn năng lượng từ gió ước tính khoảng 3.500 tỉ KW. Trên toàn
13 | P a g e
GVHD: ThS. Nguyễn Đình Ngọc
Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng năng lượng gió ở
Việt Nam
2013
bộ bề mặt hành tinh của chúng ta, năng lượng có thể khai thác được từ gió lớn hơn
năng lượng toàn bộ các dòng sông trên trái đất từ 10 đến 20 lần.
Năng lượng gió đã được khai thác và ứng dụng từ rất lâu dùng để chạy bơm
nước, thuyền buồm. Các cối xay gió đã xuất hiện từ thế kỷ thứ 12. Từ đó đến nay việc
nghiên cứu và phát triển công nghệ sử dụng năng lượng gió ngày càng phát triển với
tốc độ ngày càng nhanh cả về số lượng lẫn chất lượng. Theo thống kê, đến cuối năm
2003 tổng công suất lắp đặt tại các nhà máy phát điện bằng tua-bin gió trên thế giới là
39.294 MW, gấp hơn 4 lần tổng công suất lắp đặt của các nhà máy điện ở Việt Nam
hiện nay. Giá trị này tăng 26% so với năm 2002. Như vậy việc sử dụng năng lượng
gió đã được khoa học chứng minh và khẳng định bằng thực tế phát triển với tốc độ rất
nhanh của các tua-bin gió được lắp đặt trên thế giới. Sự phát triển theo thời gian đã
làm cho giá thành điện năng phát ra từ tua-bin gió giảm từ 6,15 UScent/kWh (năm
1995) xuống còn 4,6 UScent/kWh (năm 1999) và đến năm 2005 dự kiến sẽ chỉ còn

3,91 UScent/kWh. Giá thành lắp đặt tua-bin gió hiện tại trung bình vào khoảng 1000
USD/kW. Với giá thành điện năng sản xuất từ tua-bin gió ngày càng rẻ, kỹ thuật ngày
càng tin cậy, một số nước đang phát triển cũng đã triển khai nhiều dự án về năng
lượng gió, trong số đó nổi bật là các nước Ấn Độ, Trung Quốc,…
b. Tình hình phát triển điện gió của Việt Nam

Ngày nay, trước tình hình các nguồn năng lượng truyền thống (dầu mỏ, khí
thiên nhiên, than,…) trên thế giới ngày càng khan hiếm, việc khai thác và sử dụng các
nguồn năng lượng mới (ngoài năng lượng nguyên tử) như năng lượng mặt trời, năng
lượng gió… đang là những đề tài và những chương trình lớn đối với các quốc gia.
Việt Nam là vùng có tiềm năng năng lượng gió ở mức thấp, tuy nhiên ở một số vùng
thuộc các hải đảo và ven biển miền Trung lại có tốc độ gió khá cao, phù hợp với việc
tận dụng để phát điện. Tốc độ gió cần thiết tại trục tua-bin (có cao độ khoảng 40 –
60m) phù hợp cho việc vận hành thương mại vào khoảng 6 - 7m/giây. Tốc độ gió
trung bình của Việt Nam ở độ cao cách mặt đất 30m theo đánh giá là khoảng 4 - 5
m/giây ở các vùng bờ biển. Ở một vài hòn đảo độc lập con số này đạt trên 9m/s, phù
hợp để phát triển việc tận dụng loại năng lượng này.
14 | P a g e
GVHD: ThS. Nguyễn Đình Ngọc
Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng năng lượng gió ở
Việt Nam
2013
Từ những năm 80 trở lại đây nhiều nhà khoa học với các công trình, đề tài
nghiên cứu khoa học đã tập trung nghiên cứu, khai thác nguồn năng lượng gió để phát
điện. Tuy nhiên, các nghiên cứu mới chỉ dừng lại ở các ứng dụng có công suất thấp
(từ vài trăm đến 1.000W). Các nghiên cứu này nhằm cung cấp điện cho các hộ gia
đình vùng sâu, vùng xa, hải đảo, nơi mà lưới điện Quốc gia chưa vươn tới. Định
hướng này cũng đã được đề cập đến trong kế hoạch phát triển nguồn điện đến năm
2010 của Tổng Công ty Điện Lực Việt Nam (EVN).
Gần đây, một số dự án về nhà máy điện gió quy mô công nghiệp đã và đang

được nghiên cứu triển khai như nhà máy điện gió có công suất 750 kW đã được lắp
đặt tại huyện đảo Thanh niên Bạch Long Vĩ – Hải Phòng vào năm 2003, dự án nhà
máy điện gió Cửa Tùng huyện Vĩnh Linh - Quảng Trị đã được nghiên cứu và lập dự
án khả thi với công suất dự kiến lên đến 10-20-50MW.
Có thể thấy rằng gió là một nguồn năng lượng sạch và kinh tế do thiên nhiên ban
tặng. Tuổi thọ của một tua-bin phát điện có thể lên đến 20-30 năm; một số tua-bin gió
phát điện được xây dựng cách đây hơn 50 năm vẫn còn hoạt động tốt. Việc khai thác
tốt nguồn năng lượng này sẽ giúp đa dạng hóa các nguồn phát điện, giảm bớt gánh
nặng cho lưới điện vốn dựa trên các nguồn năng lượng truyền thống. Vấn đề hiện nay
là làm thế nào để quy hoạch và sử dụng nguồn năng lượng này một cách phù hợp.
15 | P a g e
GVHD: ThS. Nguyễn Đình Ngọc
Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng năng lượng gió ở
Việt Nam
2013
CHƯƠNG III:
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐIỆN GIÓ
3.1 – SỰ HÌNH THÀNH NĂNG LƯỢNG GIÓ
Bức xạ Mặt Trời chiếu xuống bề mặt Trái Đất không đồng đều làm cho bầu khí
quyển, nước và không khí nóng không đều nhau. Một nửa bề mặt của Trái Đất, mặt
ban đêm, bị che khuất không nhận được bức xạ của Mặt Trời và thêm vào đó là bức
xạ Mặt Trời ở các vùng gần xích đạo nhiều hơn là ở các cực, do đó có sự khác nhau
về nhiệt độ và vì thế là khác nhau về áp suất mà không khí giữa xích đạo và 2 cực
cũng như không khí giữa mặt ban ngày và mặt ban đêm của Trái Đất di động tạo
thành gió. Trái Đất xoay tròn cũng góp phần vào việc làm xoáy không khí và vì trục
quay của Trái Đất nghiêng đi (so với mặt phẳng do quỹ đạo Trái Đất tạo thành khi
quay quanh Mặt Trời) nên cũng tạo thành các dòng không khí theo mùa.
3.2 – LÝ DO SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG GIÓ
-Năng lượng gió không thải khí, hóa chất độc hại và là nguồn năng lượng
không suy kiệt theo thời gian.

-Hiện nay giá dầu tăng cao kéo theo sự tăng giá của các nhiên liệu khác như khí
đốt, than đá…
-Ổn định giá năng lượng, đóng góp và đa dạng hóa năng lượng
-Giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu nhập khẩu và đa dạng hóa năng lượng.
-Giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu nhập khẩu và hạn chế sự phụ thuộc vào
nguồn cung cấp nguyên liệu từ nước n goài.
-Nhu cầu về điện của toàn nền kinh tế tăng trung bình gần 13% năm và tốc độ
tăng của mấy năm trở lại đây còn cao hơn mức trung bình.
-Không gây ra hiệu ứng nhà kính như sử dụng các nguồn năng lượng hóa thạch.
16 | P a g e
GVHD: ThS. Nguyễn Đình Ngọc
Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng năng lượng gió ở
Việt Nam
2013
3.3 – CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐIỆN GIÓ
Hình3.1: Trạm năng lượng gió
a.Về mặt công nghệ
Trong nhiều trường hợp, việc xây dựng trạm điện gió ở những nơi có tốc độ
trung bình lớn cho phép thay thế hoàn toàn điện lưới và thời gian hoàn vốn chỉ
khoảng 5 – 10 năm. Tuy nhiên, ở những nới có tốc độ gió trung bình thấp chỉ ở mức
14 Km/h (mức thấp nhất được khuyến nghị cho việc xây dựng các trạm điện gió), thời
gian hoàn vốn có thể kéo dài tới 20 năm.
Những tiến bộ về kỹ thuật và công nghệ trong lĩnh vực điện gió trong những
năm gần đây rất đáng kể, đã góp phần nâng cao tính cạnh tranh của các trạm điện gió.
17 | P a g e
GVHD: ThS. Nguyễn Đình Ngọc
Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng năng lượng gió ở
Việt Nam
2013
Các loại vật liệu mới như sợi thủy tinh, sợi các –bon, sợi composite, cao su được áp

dụng để chế tao ra các tuabin gió có chiều dài cánh tới 60 mét, nhưng chỉ nặng 20 tấn
có thể quay tới 500 triệu vòng trong thời gian được bào hành 20 năm.
b.Về mặt kỹ thuật
Những tiến bộ về kỹ thuật hiện nay đã cho phép xây dựng các trạm điện gió
công suất lớn (tới 3MW). XU thế chung về phát triển điện gió trên thế gới là xây dựng
nhiều trạm điện gió gần nhau thành một tổ hợp. Ở những vị trí thuận lợi nhất, theo
tính toán, trong phạm vi 1 kilo mét vuông với sự bố trí tối ưu có thể xay dựng nhiều
trạm điện gió và có thể đạt được sẳn lượng đến 20MWh/năm (tương đương
55kwh/m2/năm).
Theo công bố kết quả nghiên cứu của các chuyên gia thuộc Đại học tổng hợp
Stanford được công bố trong tạp chí Khí tượng và Khí hậu số ra tháng 11 năm 2007,
trước đây năng lượng gió được coi là không ổn định (vì phụ thộc vào tốc độ gió tự
nhiên) nhưng hiện nay được coi là nguồn năng lượng ổn đình và tin cậy nhờ cách tiếp
cận mới về điện gió. Những cách tiếp cận này là tiền đề cho chương trình phát triển
năng lượng gió quốc gia của Việt Nam.
Thứ nhất: Trước đây các trạm điện gió không được sử dụng như những nguồn
điện ổn định vì tốc độ gió thay đổi thường xuyên. Vì vậy cách làm hiện nay là đầu nối
nhiều trạm điện gió với nhau bằng một đường dây tải điện để hợp nhất các trạm điện
gió nhỏ lẻ thành một nguồn năng lượng đủ mạnh và ổn định. Việc hợp nhất các trạm
điện gió sẽ giảm đáng kể sự dao động (do sự không ổn định của gió) công suất phát
và ít nhất hơn một phần ba sản lượng điện phát ra sẽ được ổn định tương tự sản lượng
điện của các nhà máy nhiệt điện. Như vậy, nếu hớp nhất các nhiều trạm điện gió, xác
xuất ổn định của năng lượng phát ra càng lớn.
Hơn nữa, trên thực thế nếu tại địa điểm này gió lặng thì tại địa điểm khác sẽ có
gió to, vì vậy nếu hớp nhất các trạm điện gió, sự bất ổn đĩnh sẽ giảm đáng kể. Kết quả
khảo sát 19 địa điểm khác nhau đã cho phép các nhà khoa học Mỹ đi đến kết luận: Ở
độ cao 80 mét tốc độ gió bình quân trong năm vượt 6.9 mét/giây. Theo tính toán sẽ có
33 – 47% sản lượng điện năng theo dạng mô-đun.
18 | P a g e
GVHD: ThS. Nguyễn Đình Ngọc

Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng năng lượng gió ở
Việt Nam
2013
19 | P a g e
GVHD: ThS. Nguyễn Đình Ngọc
Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng năng lượng gió ở
Việt Nam
2013
3.4 – TUABIN GIÓ VÀ THÁP
Các tuabin gió được thiết kế dạng khí động học để nhận được năng lượng gió
cực đại. Gió làm quay các cánh tuabin, trục quay được gắn với máy phát tạo ra điện.
Các Tuabin gió hoạt động dựa trên một nguyên lý rất đơn giản. Năng lượng gió
làm cho cánh quạt quay quanh 1 roto. Mà roto này được nối với trục chính, trục chính
sẽ truyền động làm quay máy phát để tạo ra điện. Các tuabin gió được đặt trên trụ cao
để thu hầy hết năng lượng gió. Ở độ cao 30m trên mặt đất thì các tuabin gió thuận lợi:
Tốc độ nhanh hơn và ít bị ảnh hưởng của các luồng gió bất thường. Các tuabin
gió có thể sử dụng để cung cấp điện cho nhà của hoặc trong xây dựng chúng có thể
nối tới một mạng điện để phân phối rộng hơn.
Hình 3.2 Mô hình một trạm điện gió
-Cánh gió: Các Tuabin gió hiện đại thường có hai hoặc ba cánh gió. Gió thổi
qua các cánh quạt và là nguyên nhân làm cho các cánh quạt chuyển động và quay.
- Pitch: Cánh gió được lật hoặc xoay để điều chỉnh tốc độ của rôto. Cánh
20 | P a g e
GVHD: ThS. Nguyễn Đình Ngọc
Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng năng lượng gió ở
Việt Nam
2013
được tiện hoặc làm nghiêng một ít để giữ cho roto quay trong gió không quá cao hay
quá thấp để tạo ra điện.
-Thiết bị Yaw: Thiết bị yaw có hai chức năng. Khi tốc độ gió nhỏ hơn tốc độ

giới hạn theo thiết kế, nó giữ cho roto đối diện với nguồn gió khi hướng gió thay đổi.
Nhưng khi tốc độ gió vượt qua giới hạn theo thiết kế, đặc biệt là khi có gió bão, nó
dịch rotor ra khỏi hướng bão.
-Chong chóng gió (vane): Phát hiện hướng gió và kết hợp với thiết bị Yaw để
giữ cho tuabin phản ứng phù hợp với tốc độ gió cụ thể.
-Bộ đo tốc độ gió (anemometer): Đo tốc độ gió rồi chuyển dữ liệu đến bộ điều
khiển.
-Phanh hãm (brake): Phanh dạng đĩa, được dùng như phanh cơ khí, phanh
điện hoặc phanh thủy lực để dừng roto trong các tình huống khẩn cấp bằng điện, bằng
sức nước hoặc bằng động cơ.
- Hộp số (gear box): Hộp số được đặt giữa trục tốc độ thấp và trục tốc độ cao
để gia tăng tốc độ quay từ khoảng 20 đến 60 vòng/phút lên khoảng 1200 đến 1500
vòng/phút, đây là tốc độ quay mà hầu hết các máy phát cần để sản sinh ra điện năng.
Tốc độ quay là yêu cầu của hầu hết các máy phát để sản xuất ra điện. Bộ bánh răng
này rất đắt tiền nó là một phần của động cơ và Tuabin gió. Các máy phát có tốc độ
thấp hơn thì không cần bộ này.
-Máy phát (generator): Thường dùng các máy phát tự cảm ứng để phát điện
năng xoay chiều.
-Tháp (tower): Tháp được làm từ thép phiến hoặc các thanh thép bắt chéo
nhau với kết cấu vững vàng và chịu va đập cơ học, ăn mòn, và có tính đàn hồi hợp lý.
Vì tốc độ gió tỷ lệ với độ cao nên tháp càng cao thì tuabin càng lấy được nhiều năng
lượng và sản sinh ra được càng nhiều điện năng.Tốc độ gió tăng ở trên nên tuabin
được gắn trên tháp cao giúp cho tuabin sản xuất được nhiều điện. Tháp cũng đưa
tuabin lên cao trên các luồng xoáy không khí có thể có gần mặt đất do các vật cản trở
không khí như đồi núi , nhà, cây cối. Một nguyên tắc chung là lắp đặt một tuabin gió
trên tháp với đáy của cánh rotor cách các vật cản trở tối thiểu 9m, nằm trong phạm vi
đường kính 90m của tháp. Số tiền đầu tư tương đối ít trong việc tăng chiều cao của
tháp có thể đem lại lợi ích lớn trong sản xuất điện. Ví dụ, để tăng chiều cao tháp từ
21 | P a g e
GVHD: ThS. Nguyễn Đình Ngọc

Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng năng lượng gió ở
Việt Nam
2013
18m lên 33m cho máy phát 10kW sẽ tăng tổng chi phí cho hệ thống 10%, nhưng có
thể tăng lượng điện sản xuất 29%.
Có 2 loại tháp cơ bản: loại tự đứng và loại giăng cáp. Hầu hết hệ thống điện gió
cho hộ gia đình thường sử dụng loại giăng cáp. Tháp loại giăng cáp
có giá rẻ hơn, có thể bao gồm các phần giàn khung, ống và cáp. Các hệ thống treo dễ
lắp đặt hơn hệ thống tự đứng. Tuy nhiên do bán kính treo phải bằng ½ hoặc ¾ chiều
cao tháp nên hệ thống treo cần đủ chỗ trống để lắp đặt. Mặc dù loại tháp có thể
nghiêng xuống được có giá đắt hơn, nhưng chúng giúp cho khách hàng dễ bảo trì
trong trường hợp các tuabin nhẹ, thường là 5kW hoặc nhỏ hơn.
Hệ thống tháp có thể nghiêng xuống được cũng có thể hạ tháp xuống mặt đất
khi thời tiết xấu như bão. Tháp nhôm dễ bị gãy và nên tránh sử dụng. Không khuyến
khích gắn tuabin trên nóc mái nhà. Tất cả các tuabin đều rung và chuyển lực rung đến
kết cấu mà tuabin gắn vào. Điều này có thể tạo ra tiếng ồn và ảnh hưởng đến kết cấu
nhà và mái nhà có thể tạo ra luồng xoáy lớn làm ảnh hưởng đến tuổi thọ của tuabin.
3.5 - ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ ĐIỆN GIÓ
Động cơ gió phát điện đã được nghiên cứu, ứng dụng ở nước ta từ đầu những
năm 80, các cơ quan tham gia nghiên cứu và lắp đặt thử nghiệm về lĩnh vực này là:
Viện Năng Lượng, Bộ GT-VT, Viện Cơ giới Bộ Quốc Phòng, các trung tâm nghiên
cứu năng lượng mới của trường ĐH Bách khoa Hà Nội và TP Hồ Chí Minh. Hầu hết
các cơ quan này đều nghiên cứu, thử nghiệm loại tuabin gió có công suất nhỏ từ
150W đến 3 kW. Tính đến cuối năm 2003 đã có khoảng 1300 máy phát điện gió cỡ
gia đình (công suất từ 150W đén 200W) đã được lắp đặt sử dụng, chủ yếu ở vùng ven
biển từ Đà Nẵng trở vào.
Theo nghiên cứu của ngân hàng thế giới, trên lãnh thổ Việt Nam hai vũng giàu
tiềm năng nhất để phát triên năng lượng gió là Sơn Hải (Ninh Thuận) và cùng đồi cát
ở độ cao 60 – 100m phía tây Hàm Tiến đến Mũi Né (Bình Thuận). Gió ở vùng này có
vận tốc trung bình lớn, ngoài ra khu vực này có số ít các cơn bão và hướng gió ổn

22 | P a g e
GVHD: ThS. Nguyễn Đình Ngọc
Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng năng lượng gió ở
Việt Nam
2013
định. Trong những tháng có gió mùa, tỷ lệ gió nam và đông nam lên đến 98% với vận
tốc trug bình 6 -7m/s.
23 | P a g e
GVHD: ThS. Nguyễn Đình Ngọc
Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng năng lượng gió ở
Việt Nam
2013
CHƯƠNG IV
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN GIÓ NHỎ PHỤC VỤ ĐỜI SỐNG
4.1. CẤU TRÚC CHUNG
Do tốc độ của gió luôn luôn thay đổi nên lưới điện sẽ không mang lại đặc tính
kỹ thuật cũng như yêu cầu sử dụng, vì tại thời điểm không có gió hoặc có gió bão,
cánh quạt tuabin không quay, nghĩa là máy phát không hoạt động dẫn đến phụ tải mất
điện. Do đó, hệ thống này chỉ để sử dụng cho tải dân dụng, quy mô nhỏ và nạp ắc quy
với chất lượng không cao. Hệ thống bao gồm các phần chính:
- Blade : Cánh quạt tuabin, hấp thụ động năng của gió thành cơ năng quay máy
phát.
-PMSG: Máy phát đồng bộ nam châm vĩnh cửu.
-Converter: Bộ chỉnh lưu điốt biến đổi AC – DC cho hệ thống nạp ắc quy
-Battery: Ắc quy lưu điện.
-Inverter: Bộ nghịch lưu biến đổi DC – AC cung cấp cho tải.
Ở đây, việc cấp điện cho thiết bị tiêu thụ là hoàn toàn liên tục khi có sự cố về
nguồn cấp điện. Phân tích sơ đồ như sau:
Gió làm quay cánh quạt, máy phát điện hoạt động năng lượng điện tạo ra lúc
này không cung cấp điện trực tiếp cho các thiết bị, mà chúng được biến đổi thành

dòng điện một chiều nhờ bộ Converter, điện áp đầu ra của bộ Converter là 12 VDC
tương ứng với điện áp của ắc quy. Trong mạch đã thể hiện sự cung cấp điện từ ắc quy
và từ bộ Converter đến bộ inverter để biến đổi thành điện áp đầu ra phù hợp với thiết
bị sử dụng.
Như vậy, có thể thấy rằng trong bất kỳ sự cố nào về nguồn điện thì hệ thống cũng
có thể cung cấp điện cho thiết bị sử dụng mà không có một thời gian trễ nào. Điều này
24 | P a g e
GVHD: ThS. Nguyễn Đình Ngọc
Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng năng lượng gió ở
Việt Nam
2013
làm cho thời gian máy phát trong trạng thái không hoạt động ngắn, thiết bị sử dụng
điện được an toàn, và ổn định.
4.2 THIẾT KẾ KỸ THUẬT
4.2.1.Đặt vấn đề
Hiện nay có rất nhiều phương pháp thiết kế kỹ thuật trong vấn đề chuyển đổi
động năng của gió thành điện năng sử dụng cho các thiết bị sử dụng điện trong các
nhà máy hay trong các trang trại, hộ gia đình. Tuy nhiên, được sử dụng nhiều nhất vẫn
là phương án biến đổi điện năng từ máy phát xoay chiều sang điện áp một chiều rồi
chỉnh lưu thành điện áp xoay chiều phù hợp.
Hình 4.1 Mô hình đề xuất thiết kế kỹ thuật cho hệ thống

4.2.2. Mô hình đề xuất
* Giải thích sơ đồ: Gió làm quay máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu
sinh ra điện năng, khi đóng cầu dao điện áp xoay chiều 3 pha được đưa vào cuộn sơ
cấp biến áp TR1 và được biến đổi từ điện áp 380V sang điện áp 12V. Dòng điện xoay
chiều 12VAC từ cuộn thứ cấp máy biến áp TR1 được chỉnh lưu nhờ cầu chỉnh lưu 3
25 | P a g e
GVHD: ThS. Nguyễn Đình Ngọc