Cách làm máy phát điện bằng sức gió như thế nào?

Nguồn năng lượng tự nhiên là vô tận, có thể tái tạo nó trở thành nguồn năng lượng phục vụ cho chính cuộc sống của chúng ta, hạn chế tình trạng cạn kiệt các nguồn năng lượng khác như: than đá, khí đốt, dầu mỏ,...là điều hết sức tuyệt vời. Vì thế nhiều nơi hiện nay, người ta nghiên cứu lắp đặt những chiếc máy phát điện bằng gió, chuyển đổi tối đa năng lượng sạch từ thiên nhiên thành nguồn điện năng. Máy phát điện bằng gió là gì? Cấu tạo, phân loại ra sao? cách làm máy phát điện bằng sức gió thủ công đơn giản như thế nào?

Máy phát điện bằng gió là gì?

Máy phát điện bằng gió ứng dụng sức gió từ thiên nhiên

Máy phát điện ra đời đã giải quyết được vô số những vấn đề liên quan đến nguồn điện, giúp cho lưới điện được duy trì dài lâu và ổn định hơn. Nguồn điện sinh ra từ máy phát điện được chuyển đổi từ các nguồn năng lượng khác nhau như: gió, năng lượng mặt trời, than đá, dầu, xăng,... Ở bài viết này, chúng ta sẽ đi vào tìm hiểu sâu về máy phát điện bằng gió.

Hiểu đơn giản nhất, máy phát điện bằng gió là dòng sản phẩm cung cấp điện năng cho người dùng nhờ việc chuyển đổi năng lượng gió trời tự nhiên làm quay tuabin sinh công năng và chuyển hóa thành điện năng. Máy phát điện gió tạo ra công suất dao động từ 300 W – 10000W, tùy vào quy mô có thể cung cấp điện năng cho một, một vài hộ gia đình.

Chỉ cần lắp đặt máy phát điện gió ở nơi có gió với tốc độ chỉ cần từ 1,5m/giây trở lên là bạn đã có thể tạo ra được nguồn điện. Dạng máy phát điện này có thể hoạt động không ngừng nghỉ cả ngày cả đêm, tuổi thọ vô cùng cao lên tới cả vài chục năm.

Cấu tạo & nguyên lý vận hành của máy phát điện bằng gió

Cấu tạo của máy phát điện gió

Máy phát điện bằng gió hiện có cấu tạo gồm các bộ phận cơ bản dưới đây:

• Anemometer: Bộ phận có chức năng đo lường tốc độ gió, truyền tải dữ liệu về hệ thống điều khiển
• Blades: Các cánh quạt thu gió
• Controller: Bảng điều khiển
• Brake: Phanh gió
• Gearbox: Hộp số
• Generator: Máy phát điện
• High – speed shaft:Trục truyền động quay tốc độ cao
• Low – speed shaft: Trục truyền động quay tốc độ thấp
• Nacelle: Vỏ máy
• Pitch: Bánh răng
• Rotor: Trục quay
• Tower: Trụ đỡ
• Wind vane: Định hướng tuabin
• Yaw drive, Yaw motor: Định hướng hướng gió

Nguyên lý hoạt động của máy phát điện gió vô cùng đơn giản. Đầu tiên các cánh quạt sẽ hứng gió theo ngược chiều gió thổi. Sức cản từ gió sẽ khiến các cánh quạt của máy phát điện quay. Khi cánh quạt quay thì các bộ phận truyền động bắt đầu hoạt động, truyền cơ năng tới động cơ. Động cơ máy phát điện gió được hình thành từ các nam châm và quấn xung quanh là các cuộn dây đồng để sinh từ tính tạo ra dòng điện.

Tuabin gió của máy phát điện thường được thiết kế đặt trên các trụ cao để cho khả năng thu gió đạt tối đa. Độ cao của tuabin máy phát điện gió công suất lớn thường tới 30m so với mặt đất. Đây cũng là vị trí thu được luồng gió ổn định, không bị cản hay lẫn chiều gió.

Phân loại máy phát điện gió cơ bản

Máy phát điện gió cũng được chia ra thành nhiều cách khác nhau, trong đó phụ thuộc vào:

Dựa theo công suất

Các dòng máy phát điện gió trên thị trường hiện được chia theo công suất hoạt động. Công suất sinh ra từ nguồn năng lượng vô tận này có thể từ 1kW - 10kW. Tùy theo nhu cầu sử dụng, quy mô sử dụng, giá thành đầu tư, địa hình,... mà kỹ sư sẽ nghiên cứu lắp đặt một chiếc máy phát điện gió phù hợp nhất.

Phân loại theo trục

Máy phát điện gió cũng có thể được chia và phân loại theo trục hoạt động. Gồm có:

Máy phát điện gió trục đứng

Máy phát điện gió trục đứng: Đây là dạng máy phát điện lớn hoạt động gần mặt đất nhất tính tới thời điểm hiện tại. Việc sử dụng máy phát điện trục gió đứng cũng khiến cho người dùng có thể bảo trì, bảo dưỡng và vệ sinh các bộ phận được dễ dàng và thường xuyên hơn. Máy phát điện trục đứng không cần phải đuôi chiều hướng gió, vì thế quá trình vận hành cũng không gây ra nhiều tiếng ồn. Tuy nhiên điều này cũng song song với việc nó không thu được nguồn gió nhiều, lượng điện năng tạo ra cũng hạn chế.

Máy phát điện bằng gió trục ngang

Máy phát điện gió trục ngang: Đây là dòng máy phổ biến hơn cả, dòng máy này có khả năng thu nhận gió vô cùng tốt, tạo ra nguồn điện năng hiệu quả và vượt trội. Hơn thế nữa việc lắp đặt cũng dễ dàng, cách thức bảo trì và bảo dưỡng cũng đơn giản hơn.

Cách làm máy phát điện bằng sức gió đơn giản tại nhà

Máy phát điện bằng gió ngoài những chiếc máy khổng lồ thường thấy trên ti vi thì chúng ta còn có thể chế tạo được những chiếc máy phát điện gió để phục vụ quy mô gia đình. Nhờ vào một số vật liệu cơ bản bạn có thể chế tạo máy phát điện gió tại nhà. 

Vật liệu cần chuẩn bị

Để có thể chế tạo được một chiếc máy phát điện gió thì bạn cần phải chuẩn bị các vật liệu sau đây: 

• Bộ cánh xử lý gió 
• Hệ thống điều khiển chạy pin
• Một động cơ Ametek khoảng 30V
• Cánh quạt (chậu, tấm nhựa)
• Trụ đỡ Tower (hình trụ có dây dẫn thép)
• Hub(tự chế từ gỗ hoặc ống nhựa PVC)

Cách làm máy phát điện bằng sức gió

Chế tạo ra máy phát điện bằng gió nhờ các bước dưới đây:

Bước 1: Làm cánh quạt

Sử dụng các ống nhựa có kích thước khoảng từ 10cm, chiều dài khoảng 60cm. Cắt ống thành bốn phần bằng nhau để tạo thành 4 cánh quạt, mài nhẵn những chỗ nhọn sắc đi để tránh xước sát tay. Uốn cong các cánh quạt với độ cong vừa phải để có thể hứng gió và quay (làm các cánh quạt tương tự như một chiếc chong chóng).

Hoặc nếu không thì có thể chế tạo cánh quạt bằng chậu nhựa để hứng gió cũng được. Đính các chậu nhựa trên giàn hứng gió nhờ vào các ốc vít và trục sẵn có sẵn.

Chế tạo máy phát điện gió bằng chậu nhựa

Bước 2: Làm Hub

Sau khi xong phần làm cánh quạt thì chúng ta chuyển tới bước làm Hub. Làm Hub để có thể khởi động và quay được động cơ. Đầu tiên chuẩn bị một Hub làm trung tâm để bắt vít vào các cánh và gắn động cơ vào. Các bánh răng và ròng rọc quay trục sẽ được chuẩn bị, cân nhắc để vừa khít với trục động cơ.

Sử dụng một miếng nhôm có bán kính khoảng 6cm gắn với cánh quạt, bắt đinh ốc giữa cánh quạt và bánh răng.

Bước 3: Làm bộ phận định hướng gió

Tiến hành chế tạo một giá đỡ để cho tuabin gió hoạt động. Nghiên cứu phương án sử dụng một miếng gỗ dài khoảng 70cm buộc vào động cơ. Tiếp theo đó sẽ gắn động cơ vào một đầu thanh gỗ có một miếng nhôm. Cuối cùng thì sẽ sử dụng miếng gỗ và gắn với trục kim loại hình trụ.

Chú ý trục kim loại sử dụng để gắn miếng gỗ nên là trục kim loại rỗng để tí nữa chúng ta có thể luồn được dây điện vào phía bên trong.

Bước 4: Thiết kế lắp đặt hệ thống vận hành & điều khiển

Nếu cần thì chúng ta có thể thiết kế thêm hệ thống điều khiển. Đây là phần cuối cùng trong việc chế tạo ra một chiếc máy phát điện bằng gió. Hệ thống năng lượng gió lúc này sẽ có thêm: tuabin tạo năng lượng, điốt bán dẫn, phụ tải thứ cấp, pin dự trữ, bộ điều khiển sạc.

Bước 5: Dựng tháp tuabin gió và khởi động máy

Sau khi hoàn tất việc chế tạo máy phát điện bằng gió thì chúng ta tiến hành dựng tháp và cho máy hoạt động. Chân tháp máy phát điện sẽ được cắm xuống đất, giữ cố định và lắp cánh phạt gió phía trên đầu. Dây từ tuabin sẽ được nối từ ống thông xuống tới chân tháp để thu điện. Sau đó chúng ta sẽ chờ gió thổi, cánh quạt quay để bắt đầu thu được điện.

Chi phí cho việc chế tạo máy phát điện gió tại nhà sẽ rơi vào khoảng 1.6 triệu đồng. Chiếc máy phát điện gió tạo ra có thể cung cấp nguồn năng lượng làm sáng một vài chiếc bóng đèn trong nhà.

So sánh máy phát điện gió với các dòng máy phát điện khác

Chắc hẳn có rất nhiều người khi cân nhắc mua máy phát điện đều sẽ so sánh giữa các dòng để tìm ra được dòng sản phẩm có lợi nhất cho mình. Cụ thể những so sánh về máy phát điện gió so với các dòng sản phẩm khác như sau:

Giá thành sản phẩm

Giá thành sản phẩm của máy phát điện gió ban đầu so với các sản phẩm máy phát điện khác có cao hơn một chút. Phần do chi phí đầu tư và lắp đặt, chi phí vận chuyển cao. Nhưng sau khi lắp đặt thì chi phí bảo dưỡng cũng tương đối rẻ, lại tận dụng nguồn năng lượng thiên nhiên nên không tốn chi phí nhiên liệu.

Chất lượng nguồn điện

So sánh về chất lượng nguồn điện đầu ra cho thấy chất lượng nguồn điện tương đương nhau, không khác gì.

Tính phụ thuộc

Máy phát điện bằng gió phụ thuộc vào thiên nhiên hơn, vận hành ổn định nhưng cũng có thể bị mất do trời lặng gió. Những dòng máy phát điện khác thì chỉ mất khi không tiếp thêm nhiên liệu.

Các thông tin trên chúng ta đã cung cấp cho bạn về máy phát điện bằng sức gió, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, cách làm máy phát điện bằng sức gió, so sánh nó với các dòng máy phát điện khác trên thị trường. Đây là dòng máy phát điện sử dụng nguồn năng lượng vô tận từ thiên nhiên, thân thiện với môi trường. Cùng với máy phát điện chạy năng lượng mặt trời, máy phát điện gió đang ngày một trở nên phổ biến hơn ở Việt Nam và được đánh giá rất cao.