Trung Quốc thử nghiệm khí cầu sản xuất điện gió quy mô lớn

Khí cầu S2000 cao khoảng 40 mét, dài 60 mét và có 12 tua-bin sản xuất điện. Ảnh: SAWES.

Sáng kiến do Đại học Thanh Hoa (Bắc Kinh) dẫn dắt, hợp tác với công ty khởi nghiệp Beijing SAWES Energy Technology.

Hệ thống được gọi là Stratospheric Airborne Wind Energy Systems (SAWES). Nguyên mẫu đầu tiên của SAWES hoàn thiện vào tháng 10-2024, và kể từ đó các mẫu mới ngày càng lớn hơn và bay cao hơn.

Phiên bản thử nghiệm mới nhất, có tên SAWES Type S2000, được cho là hệ thống phát điện gió trên không đạt cấp megawatt đầu tiên.

S2000 đã hoàn thành một cuộc thử nghiệm đầu năm nay tại Nghi Tân (tỉnh Tứ Xuyên), bay ở độ cao 2.000 mét và lần đầu tiên kết nối thành công với lưới điện. Trong thử nghiệm này, tuabin tạo ra 385 kWh điện, đủ cung cấp cho một hộ gia đình trung bình ở Mỹ trong khoảng 13 ngày.

S2000 có chiều dài 60 mét, cao và rộng 40 mét, được trang bị 12 tuabin với tổng công suất 3 megawatt. Để so sánh, tuabin gió mạnh nhất thế giới hiện nay do công ty Trung Quốc Dongfang Electric Corporation sản xuất có chiều cao 340 mét và công suất 26 megawatt.

Theo Phó giáo sư nghiên cứu về dữ liệu lớn tại Đại học Bắc Kinh Vương Kiến Hiểu, hệ thống SAWES có nhiều ưu điểm về môi trường so với tuabin gió truyền thống. Chuyên gia này cho biết, công nghệ này sử dụng ít hơn tới 90% vật liệu, không cần nền móng bê tông lớn hay tháp thép, và không làm gián đoạn hệ sinh thái đất.

Ông Vương Kiến Hiểu cũng cho biết hệ thống, hầu như không gây tiếng ồn ở mặt đất và có tác động thị giác rất nhỏ đối với cảnh quan.

Hiện nay, dự án đang được phát triển ứng dụng cụ thể hơn trên một hòn đảo tại tỉnh Quảng Đông. Đây là nơi có diện tích đất hạn chế và được bảo vệ về môi trường nên không thể xây dựng tuabin gió theo kiểu truyền thống.

Đến cuối năm 2025, đơn vị nghiên cứu đã nộp 51 bằng sáng chế liên quan đến công nghệ mới.

Để hiện thực hóa dự án, đội ngũ kỹ sư đã đạt được nhiều đột phá trong khoa học vật liệu và điện, sử dụng vải composite tiên tiến để giữ khí cầu nhẹ nhưng vẫn hạn chế rò rỉ helium.

Hệ thống SAWES còn sử dụng mô hình khí quyển và trí tuệ nhân tạo (AI) để tự động điều chỉnh độ cao nhằm tìm tốc độ gió tối ưu, giúp tăng đáng kể sản lượng điện so với tuabin đặt cố định trên mặt đất.

Trong ngắn hạn, SAWES phù hợp để cung cấp điện cho các khu vực xa xôi, hệ thống điện ngoài lưới hoặc các tình huống khẩn cấp, chẳng hạn như khu vực thiên tai, vì hệ thống có thể dễ dàng vận chuyển khi được đã xả hết khí.

Về lâu dài, công ty kỳ vọng công nghệ này có thể cung cấp điện cho công nghiệp và hạ tầng, với mục tiêu cuối cùng là cung cấp năng lượng sạch cho lưới điện, thay thế một phần điện sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch.

Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), công suất điện gió toàn cầu cần tăng hơn 4 lần vào năm 2030 để đạt kịch bản năng lượng phát thải ròng bằng 0. Công suất hiện nay dự kiến gần gấp đôi vào năm 2030, đạt khoảng 2.000 GW.

Trung Quốc hiện là quốc gia dẫn đầu thế giới về điện gió, đóng góp khoảng hai phần ba công suất điện gió mới toàn cầu trong năm 2023.

Tuy nhiên, năng lượng gió phân bố không đồng đều trên toàn thế giới, phụ thuộc vào vị trí địa lý, thời gian trong ngày và điều kiện địa hình. Theo ông Vương Kiến Hiểu, nhờ hoạt động ở độ cao lớn hơn, nơi gió mạnh và ổn định hơn, hệ thống SAWES có thể tạo điện tại nhiều khu vực trên đất liền hơn so với tuabin truyền thống.

S2000 trong lần thử nghiệm hồi đầu năm nay tại Tứ Xuyên (Trung Quốc). Ảnh: SAWES.

Tuy vậy, một số chuyên gia cho rằng cần thêm nghiên cứu để đánh giá đầy đủ công nghệ này. Mark C. Kelly, Phó giáo sư tại Đại học Kỹ thuật Đan Mạch, cho biết các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hệ thống điện gió trên không có thể khai thác nguồn gió mạnh hơn ở độ cao lớn, nhưng hành vi của gió trên 100 mét là rất phức tạp và cần thêm dữ liệu.

Chuyên gia này cũng cho biết, cần thêm các nghiên cứu khoa học kiểm chứng nguyên mẫu SAWES, cũng như dữ liệu độc lập xác nhận sản lượng điện ở độ cao trên 1.000 mét. Ngoài ra, công nghệ cáp neo của hệ thống cũng cần được đánh giá thêm, vì chiều dài cáp thường là yếu tố hạn chế đối với các hệ thống điện gió trên không hiện nay.

Trong quá khứ, nhiều ý tưởng tuabin gió gắn với diều hoặc khí cầu từng được thử nghiệm, như hệ thống BAT của Altaeros Energies có thể bay ở độ cao khoảng 300 mét, nhưng phần lớn có quy mô nhỏ hơn và sản lượng điện thấp hơn nhiều so với hệ thống SAWES.

(theo SAWES, SCMP, China Daily)