Cần bao nhiêu tua-bin gió để đáp ứng nhu cầu điện năng của cả thế giới?

Dựa trên những tính toán cơ bản về toán học, chúng ta có thể ước tính sơ bộ số tua-bin gió cần lắp đặt để cung cấp điện năng cho toàn bộ hành tinh.

Năng lượng gió vốn luôn là một nguồn tài nguyên bị đánh giá thấp bởi sản lượng không cao, nhưng bù lại đây là một nguồn năng lượng tái tạo vô cùng dồi dào.

Theo Business Insider, mặc dù Mỹ đã đầu tư một dự án điện gió lên tới 14,5 tỷ USD vào năm ngoái, tuy nhiên các trang trại điện gió này chỉ cung cấp được khoảng 4% nguồn điện cho Mỹ, theo số liệu cung cấp từ Hiệp hội năng lượng gió Mỹ (AWEA) cho biết.

Trên toàn cầu, tỷ lệ đó cũng không lớn hơn là bao ngay cả khi các nhà nghiên cứu ước tính rằng, các trang trại điện gió có nhiều tiềm năng sản xuất được lượng điện năng lên tới 40 lần so với lượng điện thế giới cần tiêu thụ.

Các dự án điện gió trên thế giới có nhiều tỷ lệ không gian khác nhau.

Steve Sawyer, tổng thư ký của Ủy ban năng lượng gió toàn cầu đã có một phép tính sơ bộ về số lượng tua-bin gió cần lắp đặt trên toàn cầu để đáp ứng nhu cầu năng lượng của con người.

Theo đó, lượng điện năng tiêu thụ trung bình toàn cầu hàng năm là 21.000 Terawatt trên giờ (TWh), chia cho sản lượng tạo ra từ năng lượng gió mỗi giờ là 0,005256 TWh. Như vậy kết quả cho ra khoảng 3.995.434 tua bin gió trên thế giới.

Con số hơn 3,9 triệu tua-bin gió này sẽ chiếm khoảng một nửa vùng đất Alaska nếu chúng được xếp sát nhau. Tuy nhiên Sawyer cho biết, 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 – 0,1km² để sản xuất ra được 1 MW điện.

Nhưng nếu như những tua-bin gió được bố trí cách xa nhau, 3,9 triệu chiếc tua-bin này có thể chiếm một vùng đất vô cùng rộng lớn, có điều vẫn nhỏ hơn một chút so với Tây Ban Nha.

Các tua-bin gió không phải lúc nào cũng hoạt động vì còn dành thời gian để bảo trì định kỳ.

Để thực hiện tính toán này, Sawyer đã cân nhắc tới việc tua-bin gió trung bình có sản lượng đầu ra 2MW và hiệu suất toàn cầu đạt 30%. Những tua-bin này chỉ có thể đạt 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.

Tuy nhiên AWEA trước đây ước tính, 30% thực sự là một con số khá lớn. Nếu để so sánh, các dự án điện gió có vẻ như mang lại 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 tua-bin gió là 2MW với hiệu quả năng lượng có thể thu được (30%) và số giờ hoạt động mỗi năm (8760 giờ), bạn sẽ tìm được kết quả ước tính sản lượng điện hàng năm, tính theo đơn vị MWh cho mỗi tua-bin có thể sản xuất (5.265 MWh hoặc 0,005265 TWh).

Tua-bin gió ngày nay đã được thiết kế cao hơn, lớn hơn, cho phép lấy được nhiều gió và tạo ra được nhiều điện hơn.

Phụ thuộc vào kích thước của tua-bin (tua-bin có kích thước lớn hơn sẽ tạo ra được nhiều điện năng hơn), chúng ta có thể cần ít hơn con số 3,9 triệu tua-bin gió. Bên cạnh đó, nếu sử dụng tua-bin hiệu suất cao với sản lượng 4MW và hiệu quả năng lượng đạt 40%, chúng ta sẽ chỉ mất khoảng 1,49 triệu tua-bin gió để cung cấp năng lượng cho toàn thế giới.

Đáng vui mừng rằng, nhờ những tiến bộ công nghệ liên quan đến tua-bin gió, chi phí triển khai năng lượng gió đã giảm 90% kể từ năm 1980. Tua-bin gió ngày nay đã được thiết kế cao hơn, lớn hơn, cho phép lấy được nhiều gió và tạo ra được nhiều điện hơn. Đặc biệt những trang trại điện gió nằm ngoài biển có thể cung cấp nguồn điện năng nhiều hơn gấp 3 lần so với tua-bin gió được lắp đặt trong đất liền.

Tuy vậy, những so sánh và tính toán trên đây chỉ mang tính chất tham khảo, và sẽ rất khó để cả thế giới có thể xây dựng được một dự án điện gió quy mô đến vậy.