Lần đầu tiên, các nhà khoa học đã sử dụng mô phỏng máy tính để xác định thiết kế tối ưu cho turbine gió không cánh quạt (BWT, viết tắt của bladeless wind turbine), mở ra tiềm năng nâng cao hiệu suất sản xuất điện trong tương lai.

Lần đầu tiên, các nhà khoa học phát minh ra máy tạo điện gió không cần cánh quạt
Các nhà khoa học đã sử dụng mô phỏng máy tính để xác định thiết kế tối ưu cho turbine gió không cánh quạt

Công trình do tiến sĩ Wrik Mallik cùng nhóm nghiên cứu tại Trường Kỹ thuật James Watt thuộc Đại học Glasgow thực hiện, vừa được công bố trên tạp chí Renewable Energy. Thông qua việc mô phỏng hàng nghìn cấu hình khác nhau, nhóm đã tìm ra phương án thiết kế hiệu quả nhất nhằm tối đa hóa sản lượng điện mà vẫn đảm bảo độ bền kết cấu.

So với turbine gió truyền thống, BWT sở hữu nhiều lợi thế vượt trội như vận hành êm ái, chiếm ít diện tích, thiết kế đơn giản giúp giảm chi phí bảo trì. Đặc biệt, thiết bị này còn thân thiện hơn với các loài chim, vốn thường gặp nguy hiểm khi bay qua những cánh quạt quay nhanh của turbine tiêu chuẩn do hiệu ứng làm nhòe chuyển động.

Khác với cơ chế tạo điện bằng chuyển động quay, BWT hoạt động dựa trên hiện tượng dao động do xoáy (vortex induced vibration, viết tắt là VIV). Thiết bị có hình dạng một cột trụ cao và mảnh, đung đưa trong gió. Khi luồng gió tạo ra các xoáy khí trùng với tần số dao động tự nhiên của cột, toàn bộ cấu trúc sẽ dao động mạnh. Năng lượng từ chuyển động này được chuyển đổi trực tiếp thành điện năng.

Kết quả mô phỏng cho thấy thiết kế lý tưởng là một cột trụ cao 80 cm, đường kính 65 cm. Cấu hình này có thể sản xuất tới 460 watt điện, vượt xa mức công suất khoảng 100 watt của các nguyên mẫu hiện tại. Đồng thời, thiết kế cũng đảm bảo độ bền khi hoạt động trong điều kiện gió mạnh từ 32 đến 112 km mỗi giờ.

Theo nhóm nghiên cứu, phương pháp mô phỏng của họ hoàn toàn có thể được ứng dụng để mở rộng quy mô, hướng đến việc chế tạo các thiết bị BWT có công suất từ 1.000 watt trở lên trong tương lai gần. Đây được xem là bước tiến đáng kể trong việc phát triển giải pháp năng lượng sạch, bền vững và an toàn hơn.