Thử nghiệm turbine gió ở bể băng trong nhà lớn nhất thế giới

Thử nghiệm mô hình turbine gió tại Bể Băng Aalto mang lại thông tin giá trị để xây trang trại điện gió ở vùng nước lạnh trong tương lai.

 Video: Đại học Aalto

Một nhóm nghiên cứu quốc tế đến Bể băng Aalto ở Phần Lan để nghiên cứu chi tiết sự tương tác giữa các turbine gió lớn và môi trường băng giá, Interesting Engineering hôm 28/2 đưa tin.

Dù nhiều nước đang triển khai các kế hoạch sử dụng năng lượng tái tạo, việc xây dựng trang trại điện gió thường bị giới hạn trong những khu vực tương đối ấm áp. Nguyên nhân chủ yếu là giới chuyên gia chưa hoàn toàn hiểu rõ các turbine lớn hoạt động như thế nào trong môi trường băng giá.

"Chúng tôi chưa thực sự rõ băng tạo ra các loại lực và áp suất nào đối với turbine gió ngoài khơi. Đây là lần đầu tiên có nhóm nghiên cứu thực hiện các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm với mô hình thu nhỏ có kiểm soát để tìm hiểu", Arttu Polojarvi, phó giáo sư về cơ học băng tại Đại học Aalto, cho biết.

Polojarvi hợp tác với các chuyên gia từ Đại học Công nghệ Delft và tập đoàn Năng lượng tái tạo Siemens Gamesa để nghiên cứu những vấn đề trên tại bể băng trong nhà lớn nhất thế giới. Với kích thước 40m x 40m, Bể Băng Aalto là một trong số ít những nơi trên thế giới mà các nhà khoa học có thể tạo ra những tảng băng lớn và kiểm tra chính xác xem chúng tương tác với các vật liệu nhân tạo như thế nào.

Tuy nhiên, kích thước của bể băng vẫn không đủ để nhóm nghiên cứu thử nghiệm turbine gió kích thước thật. Vì vậy, họ chế tạo mô hình theo tỷ lệ 30:1, đồng thời mô phỏng gió và các điều kiện khác mà turbine phải đối mặt trên biển.

Thử nghiệm kéo cọc mô hình qua tảng băng lớn để mô phỏng turbine gió va chạm với băng tại Bể Băng Aalto.

Nhóm nghiên cứu ước tính, mô hình turbine mà họ đang thử nghiệm có thể chịu lực tác động 8 meganewton - bằng khoảng 1/10 lực đẩy mà tàu Starship của SpaceX tạo ra khi phóng khỏi Trái Đất hoặc bằng lực đẩy của 16 động cơ máy bay cộng lại.

Các thí nghiệm cũng được thực hiện ở mức nhiệt -11 độ C để kiểm tra sự tương tác thực tế của turbine gió với băng khi băng vỡ. "Các kết quả sơ bộ cho thấy điều mà chúng tôi chưa từng thấy trước đây ở các cấu trúc khác như hải đăng, cột mốc kênh hay giàn khoan dầu khí. Turbine gió rất cao, rất mảnh mai và có thể chuyển động nhiều. Những gì chúng tôi chứng kiến trong các thí nghiệm có vẻ là một loại tác động hoàn toàn mới do băng gây ra", Hayo Hendrikse, phó giáo sư nghiên cứu sự tương tác cấu trúc băng tại Đại học Công nghệ Delft, cho biết.

Dựa trên dữ liệu thu thập được, các nhà khoa học đang nỗ lực thử nghiệm nhiều tình huống khác nhau mà turbine gió có thể gặp phải trong 50 năm hoạt động ở vùng nước lạnh giá của biển Baltic ở châu Âu hoặc Ngũ Đại Hồ ở châu Mỹ. Những phát hiện từ thí nghiệm của họ có thể cho phép con người xây dựng trang trại điện gió ngoài khơi ở những khu vực lạnh nhất hành tinh trong tương lai.