Cối xay gió.
Con người ở trong một môi trường bị ô nhiễm bởi khói xe hơi, chất phế thải của kỹ nghệ, hay nhiều loại độc hại khác sẽ bị ảnh hưởng xấu tới sức khỏe, mối nguy cơ bị bệnh tim hay ung thư tăng lên nhiều. Cũng theo PBS thì mỗi năm ở Ấn Ðộ có khoảng 700,000 người bị thiệt mạng vì môi trường ô nhiễm. Vụ Formosa ở Việt Nam năm ngoái thải chất độc ra làm cá chết hàng loạt cho thấy là vấn đề ô nhiễm môi trường rất là trầm trọng.
Vì lý do trên, người ta cần phải phát triển những nguồn năng lượng khác không làm vẩn độc không khí và nguồn nước. Tôi sẽ viết một loạt bài về các nguồn năng lượng khác nhau. Mấy tháng trước tôi đã viết một bài đăng ở đây về năng lượng mặt trời. Trong bài này tôi nói về năng lượng gió. Những bài sau sẽ nói về năng lượng thủy động, năng lượng địa nhiệt và năng lượng sinh khối.
Phân biệt các từ về năng lượng
Hiện nay người ta có nhiều từ để diễn tả các nguồn năng lượng khác nhau: năng lượng sạch (clean energy), năng lượng xanh (green energy), năng lượng có thể duy trì (sustainable energy) và năng lượng có thể tái tạo (renewable energy).
Năng lượng sạch là những nguồn năng lực không phát sinh ra chất thải hoặc có chất thải không độc hại. Năng lượng mặt trời, năng lượng gió và năng lượng thủy động là những năng lượng sạch.
Năng lượng xanh thường là một từ có tính cách thương mại. Nói chung những năng lượng tốt hơn, không ô nhiễm như những nguồn năng lượng hiện tại thì được gọi là năng lượng xanh. Thí dụ xe điện (electric car) được coi là một kỹ nghệ năng lượng xanh.
Năng lượng có thể duy trì là những nguồn năng lượng có thể dùng mãi không hết. Một thí dụ điển hình là năng lượng mặt trời.
Năng lượng tái tạo được là trường hợp có thể sản xuất năng lượng để thay thế năng lượng đã dùng. Thí dụ ethanol là năng lượng tái tạo được, vì ethanol được làm từ bắp hay các loại cây cỏ khác và có thể trồng bắp để thay thế bắp đã dùng.
Năng lượng gió
Con người đã biết dùng năng lượng gió từ ngàn xưa. Thuyền buồm là dùng sức gió để đẩy thuyền đi tới. Bên Bắc Âu thường có cối xay gió (windmill). Sở dĩ gọi là cối xay gió là vì hồi xưa người ta thường dùng sức gió để quay một trục. Trục đó gắn vào một dụng cụ như cối xay của mình dùng để xay hạt lúa mì thành bột mì. Bây giờ người ta dùng cối xay gió cho nhiều việc khác như là bơm nước. Ðây là một cối xay gió bên Hòa Lan.
Hiện tại thì người ta xây dựng tua bin gió (wind turbine) để biến sức gió thành điện. Gió là một nguồn năng lượng sạch và có thể duy trì lâu dài, nên trên thế giới nhiều nước đã và đang đẩy mạnh việc dùng tua bin gió để làm ra điện và thay thế những nhà máy điện thông thường chạy bằng than hay những nguyên liệu gây ra ô nhiễm.
Theo thống kê của Global Wind Energy Council (Hội Ðồng Năng Lượng Gió Toàn Cầu) thì vào cuối năm 2016 có 341,320 tua bin gió đang hoạt động trên thế giới. Trong số đó Hoa Kỳ chiếm khoảng 15%.
Nguyên tắc của tua bin gió
Nếu bạn đi xe đạp thì biết là xe đạp có một dụng cụ gọi là đi na mô (dynamo). Ấn đi na mô vào bánh xe và đạp xe đi thì đi na mô sẽ quay theo bánh xe, phát ra điện và làm đèn xe đạp sáng lên. Ði na mô là một máy phát điện. Nguyên tắc tua bin gió cũng tương tự như vậy.
Theo một định luật trong vật lý thì năng lượng của gió tăng theo lũy thừa ba vận tốc gió. Có nghĩa là nếu gió thổi nhanh gấp đôi thì năng lượng gió tăng lên gấp 8 lần. Năng lượng gió cũng tăng theo lũy thừa hai của bán kính của cánh quạt. Vì lý do đó người ta tìm cách làm những tua bin gió lớn và xây những tháp cao. Tua bin gió lớn nhất thế giới có chiều cao 220 m (722 ft), đường kính của cánh quạt là 164 m (538 ft) và có công suất 8 megaWatt.
Tương lai của năng lượng gió
Ở Hoa Kỳ hiện nay khoảng 6% tổng số điện là được phát sinh bởi năng lượng gió. Vì năng lượng gió là một năng lượng sạch nên Bộ Năng Lượng Hoa Kỳ đang có những dự án để đẩy con số đó lên tới 20% vào năm 2030 và 35% cho năm 2050.