Hầu hết các thiết kế cánh tuabin gió công suất lớn hiện nay lại chỉ tập trung vào các khu vực có tốc độ gió cao và đang bỏ trống khu vực có tốc độ gió thấp, dẫn đến việc khai thác nguồn năng lượng gió tại các khu vực có tốc độ gió trung bình và thấp còn bị hạn chế.
Các nhà khoa học thuộc Viện Khoa học công nghệ Năng lượng và Môi trường – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã đạt được một cột mốc đáng kể trong nỗ lực phát triển năng lượng tái tạo nội địa, với việc thiết kế và chế tạo thành công mẫu cánh tuabin gió dành riêng cho vùng có tốc độ gió thấp. Thay vì tiếp cận theo hướng truyền thống vốn ưu tiên các khu vực gió mạnh, nghiên cứu này tập trung tối ưu khí động học cho các khu vực vốn bị “bỏ ngỏ” do điều kiện tự nhiên chưa lý tưởng.
Dự án, do TS. Lê Quang Sáng dẫn dắt, không chỉ sử dụng phần mềm mô phỏng hiện đại như Ansys Fluent và XFLR5 để phân tích động học chất lưu, mà còn kết hợp các thuật toán tối ưu hóa nhằm cải thiện hiệu suất khí động học của cánh tuabin. Trên cơ sở một số mẫu cánh tiêu chuẩn được tham khảo từ kho dữ liệu quốc tế, nhóm nghiên cứu đã điều chỉnh các thông số hình học then chốt như độ cong, độ dày và vị trí tương ứng để tạo ra những thiết kế phù hợp với khí hậu và địa hình Việt Nam. Các kết quả mô phỏng cho thấy hiệu suất của các mẫu mới vượt trội so với các mẫu gốc, từ đó mở ra khả năng sản xuất nội địa các tuabin quy mô nhỏ, tiết kiệm chi phí nhập khẩu và giảm thiểu rủi ro kỹ thuật trong quá trình vận hành.
Thực tế cho thấy, trong khi các dự án điện gió lớn đã và đang triển khai mạnh tại các vùng đồng bằng và ven biển Việt Nam, thì tiềm năng khai thác tại các khu vực gió yếu vẫn chưa được phát huy đúng mức. Nghiên cứu lần này góp phần giải quyết nút thắt đó, không chỉ bằng cách tạo ra mẫu cánh có hiệu quả trong điều kiện gió yếu, mà còn bằng cách phát triển quy trình chế tạo phù hợp với điều kiện kỹ thuật trong nước. Đặc biệt, việc thử nghiệm các mẫu cánh trong hầm gió của Viện Cơ khí Động lực – Đại học Bách khoa Hà Nội đã xác nhận tính khả thi trong điều kiện thực tế.
Không dừng lại ở mô hình lý thuyết hay mô phỏng, nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công năm mẫu cánh mới mang mã hiệu riêng như VAST-EPU-E387 hay VAST-EPU-S1223. Các mẫu này được tạo từ vật liệu composite, có kích thước nhỏ gọn và thích hợp để triển khai tại các vùng sâu, vùng xa, nơi mà nhu cầu về nguồn điện ổn định đang tăng cao. Cùng với đó, nhóm cũng hoàn thiện bộ bản vẽ kỹ thuật chi tiết cho từng mẫu, phục vụ nghiên cứu ứng dụng lâu dài.
Đáng chú ý, các kết quả của nghiên cứu không chỉ dừng lại ở phạm vi trong nước mà còn được công bố trên các tạp chí quốc tế uy tín. Một số bài báo như “A Method to Design an Efficient Airfoil for Small Wind Turbines in Low Wind Speed Conditions Using XFLR5 and CFD Simulations” được đăng tải trên tạp chí Energies đã nêu bật phương pháp thiết kế mới dựa trên mô phỏng CFD cho điều kiện gió yếu. Đồng thời, các công bố khác trong danh mục SCIE và Scopus tiếp tục phân tích tiềm năng phát triển điện gió ngoài khơi Việt Nam, đóng góp thêm dữ liệu quan trọng cho định hướng phát triển năng lượng sạch.
Dự án còn mang lại giá trị đào tạo, khi hỗ trợ đào tạo một nghiên cứu sinh và một thạc sĩ – những nhân lực quan trọng cho lĩnh vực công nghệ năng lượng tái tạo trong tương lai. Đây là minh chứng cho chiến lược phát triển công nghệ kết hợp giữa nghiên cứu và đào tạo, góp phần nâng cao năng lực nội sinh.
Trong giai đoạn tiếp theo, nhóm nghiên cứu dự định cải tiến thiết kế để đạt hiệu suất cao hơn nữa thông qua việc làm nhẵn bề mặt cánh và tối ưu vật liệu nhằm giảm lực cản. Một hướng đi đầy hứa hẹn khác là tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) vào quy trình thiết kế, tạo ra những cánh tuabin có tính cá nhân hóa cao, phù hợp đặc thù từng khu vực.
Nghiên cứu này không chỉ phản ánh năng lực công nghệ ngày càng phát triển của Việt Nam trong lĩnh vực năng lượng sạch, mà còn mở ra triển vọng tự chủ trong thiết kế và sản xuất thiết bị phục vụ cho chiến lược phát triển bền vững, hướng tới một tương lai ít phụ thuộc vào nhập khẩu và phù hợp với điều kiện gió đa dạng trên khắp lãnh thổ. Bạn có muốn tôi hỗ trợ tạo sơ đồ mô phỏng quá trình thiết kế – chế tạo trong nghiên cứu này không?
nlpanh (T/h)
