Cần bao nhiêu tua-bin gió để đáp ứng đủ nhu cầu điện năng cho hành tinh Trái đất của chúng ta?

Năng lượng gió vốn là nguồn tài nguyên bị đánh giá cực thấp bởi sản lượng không cao, nhưng bù lại nó là một nguồn năng lượng tái tạo vô cùng dồi dào. "Mặc dù Mỹ đã đầu tư 14,5 tỷ đô vào các dự án năng lượng gió vào năm ngoái nhưng các trang trại điện gió này chỉ cung cấp được 4% nguồn điện cho Mỹ", theo Hiệu hội năng lượng gió Mỹ (American Wind Energy Association – AWEA).

Trên toàn cầu, tỷ lệ phần trăm này cũng không lớn hơn là bao - các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Harvard ước tính rằng các trang trại điện gió nằm ngoài đô thị có tiềm năng sản xuất được lượng điện lên đến 40 lần so với lượng điện năng thế giới cần tiêu thụ. Một thế giới chạy bằng năng lượng gió thực sự trông sẽ như thế nào?

Steve Sawyer – Tổng bí thư của Ủy ban năng lượng gió toàn cầu, đã làm một phép tính sơ bộ: 21.000 terawatt trên giờ (trung bình mức năng lượng tiêu dùng toàn thế giới hàng năm - TWh) chia cho 0,005256 terawatt trên giờ sản lượng tạo ra từ năng lượng gió hàng năm của mỗi tuabin gió. Như vậy kết quả cho ra bằng khoảng 3.995.434 tuabin gió trên thế giới.

"Con số hơn 3.995.434 tuabin gió này sẽ chiếm khoảng một nửa vùng đất Alaska nếu chúng được đặt ở sát nhau", Sawyer nói.

Tuy nhiên, các dự án điện gió trên thế giới có nhiều tỷ lệ không gian khác nhau phụ thuộc vào vị trí và địa hình nhưng cần ít nhất từ 0,05 – 0,1 km2 để sản xuất ra được 1 MW điện.

Nếu như các tuabin gió được đặt cách nhau xa hơn, thì 3,9 triệu chiếc tuabin này sẽ sử dụng khu vực đất đai rộng hơn, nhỏ hơn so với diện tích Tây Ba Nha.

Để thực hiện được phép tính toán này, Sawyer cho rằng trung bình mỗi tuabin gió có công suất 2MW năng lượng và hiệu suất toàn cầu đạt 30%.

Điều đó nghĩa là những tuabin này có thể đạt được hiệu suất 30% vào một thời điểm nhất định. Bởi lẽ các tua-bin gió không phải lúc nào cũng hoạt động vì còn dành thời gian để bảo trì định kỳ nữa.

Phần trăm đó cũng giải thích sự ràng buộc trong mạng lưới điện - nếu một mạng lưới nhận được nhiều năng lượng hơn từ một trang trại gió hơn nó có thể xử lý. Ví dụ như: các nhà quản lý sẽ tắt một vài tuabin đi.

Tuy nhiên, như John Hensley của AWEA lưu ý trước đây, 30% thực sự là con số khá lớn. Để so sánh, các dự án điện gió có vẻ như hiệu quả trung bình cao hơn so với điện mặt trời 20%, và các nhà máy sản xuất điện từ nhiên liệu hóa thạch chỉ có thể hoạt động từ 40-60% công suất.

Khi nhân sản lượng tiềm năng trung bình của một tuabin gió là 2MW với 30% hiệu quả năng lượng hàng năm có thể thu được và 8.760 giờ - số giờ hoạt động trong một năm, bạn sẽ tìm được kết quả ước tính sản lượng điện hàng năm của Sawyer, tính theo đơn vị megawatt trên giờ (Mwh) hàng năm năng lượng sản xuất của mỗi tuabin có thể sản xuất (5265 MWh hoặc 0,005265 TWh).

Tùy thuộc vào kích thước của tuabin (những tuabin có kích thước lớn hơn có thể sản xuất được nhiều điện năng hơn), chúng ta có thể cần ít tuabin gió hơn. Nếu chúng ta sử dụng tuabin với hiệu suất cao (ví dụ những tuabin hiệu suất cao với sản lượng 4 MW và hiệu quả năng lượng đạt 40% công suất), chúng ta sẽ chỉ cần khoảng 1,49 triệu tuabin gió để có thể cung cấp điện năng tiêu thụ cho toàn thế giới.

"Nhờ có những tiến bộ trong công nghệ có liên quan đến tuabin gió, chi phí triển khai năng lượng gió đã giảm 90% kể từ năm 1980. Hiện giờ, tuabin gió được xây dựng cao hơn và lớn hơn bao giờ hết, cho phép chúng lấy được nhiều gió và tạo ra nhiều điện hơn", Hensley nói.

Đặc biệt, những trang trại điện gió nằm ngoài biển, trong đó các turbine được lắp đặt ở các đại dương chứ không phải trên đất liền, có thể cung cấp nguồn điện năng nhiều hơn gấp ba lần so với các tuabin gió được lắp trên đất liền, vì trên biển có nhiều gió thổi hơn trên đất liền.

Tuy vậy, những so sánh và tính toán trên đây chỉ mang tính chất tham khảo, vì sẽ rất khó để cả thế giới có thể xây dựng được một dự án điện gió quy mô đến vậy. Nhưng hiện tại, điện năng trên thế giới ít phụ thuộc hơn vào nhiên liệu hóa thạch vẫn luôn được cho là một mục tiêu đáng được coi trọng.