CÁC PHƯƠNG PHÁP LẮP DỰNG TUABIN ĐIỆN GIÓ

Khi nói về thi công điện gió, người ta thường chỉ trầm trồ nhìn những chiếc cánh quạt khổng lồ hiên ngang đón gió đồi núi hay biển cả. Nhưng dưới góc nhìn của một kỹ sư cơ giới tại Tân Cảng Technical Services (tancangtech.vn), mỗi cột tuabin nặng hàng trăm tấn, cao hơn 100 mét kia là một tổ hợp rủi ro triệu đô tiềm ẩn. Chỉ một cơn gió giật nhẹ vượt ngưỡng, một bàn chân kích thủy lực bị lún 2cm, hay một quyết định sai lầm trong việc chọn phương án tổ hợp cánh quạt, toàn bộ dự án năng lượng tái tạo của khách hàng có thể biến thành đống sắt vụn trong tích tắc. Bảo hiểm tất nhiên sẽ có nhưng theo sau đó là hàng loạt rủi ro tài chính và pháp lý đi kèm, quan điểm của tancangtech đó là không

Để đảm bảo hiệu quả đầu tư và loại bỏ rào cản rủi ro cho các chủ đầu tư, hãy cùng tancangtech xem qua một số phương pháp lắp dựng tuabin điện gió trên bờ phổ biến nhất thế giới hiện nay, phân tích rõ ưu nhược điểm của từng loại để tìm ra phương án phù hợp nhất.

PHƯƠNG PHÁP 1: LẮP DỰNG BẰNG CẦN TRỤC HẠNG NẶNG (TRUYỀN THỐNG & PHỔ BIẾN NHẤT)

Đây là phương pháp sử dụng tổ hợp cần trục xích (Crawler Crane) hoặc cẩu lốp hạng nặng tải trọng từ 600 tấn đến 1.600 tấn làm chủ đạo. Dựa trên cách thức lắp ghép phần Rotor (Hub và cánh quạt), phương pháp này được chia làm hai kỹ thuật con có độ phức tạp hoàn toàn khác nhau:

1a. Tổ hợp trọn bộ Rotor, nancelle dưới mặt đất rồi nhấc lên (Rotor Star Lift)

• Cách thực hiện: Toàn bộ phần Hub (tâm) và 3 cánh quạt sẽ được lắp ráp hoàn chỉnh thành hình ngôi sao (rotor star); tuabin và nancelle cũng sẽ được lắp ráp hoàn chỉnh ngay dưới bãi bằng (Crane Hardstand). Sau đó, siêu cẩu chính sẽ nhấc nancelle lắp ráp vào trụ tiếp đó là nguyên bệ hub và cánh để kết nối trực tiếp vào trục của Nacelle (vỏ chứa tuabin).

• Ưu điểm: Kỹ thuật viên làm việc hoàn toàn dưới mặt đất khi siết ốc cánh quạt, cực kỳ an toàn, kiểm soát được mô-men xoắn chuẩn xác. Thời gian cẩu trên cao diễn ra rất nhanh (chỉ cần 1 cú nhấc thần sầu).

• Nhược điểm: Yêu cầu diện tích bãi bằng cực kỳ rộng để trải phẳng 3 cánh quạt (đường kính vòng quay có thể lên tới hơn 150m). Trọng lượng nâng rất nặng và cản gió vô cùng kinh khủng khi đưa lên cao, do đó yêu cầu nền bãi và cẩu phải đủ sức tải.

• Trường hợp áp dụng: Thích hợp cho các dự án điện gió đồng bằng, địa hình bằng phẳng như khu vực Tây Nam Bộ (Bạc Liêu, Sóc Trăng) nơi có mặt bằng rộng rãi hoặc những dự án có kích thước cánh quạt không quá lớn.

• Tính phổ biến: Khá phổ biến ở giai đoạn đầu của ngành điện gió Việt Nam do khi đó những trụ điện gió còn tương đối nhỏ công suất phát điện chỉ tầm 1,5 – 3 MW đường kính cánh quạt chỉ đạt 100m – 120m đổ lại việc tổ hợp dưới mặt đất vẫn còn đáp ứng được tính khả thi.

1b. Tổ hợp từng phần trên cao (Single Blade Installation)

• Cách thực hiện: Tháp và Nancelle dưới, tuabin, nancelle trên được dựng trước. Tiếp theo, cẩu nhấc cụm Hub lên bắt vào Nacelle. Cuối cùng, từng cánh quạt đơn lẻ sẽ được nhấc lên, xoay trục và kết nối vào Hub. Đôi khi người ta dùng biến thể “Tai thỏ” (Bunny Ears) – lắp Hub và 2 cánh dưới đất, nhấc lên rồi cẩu nốt cánh thứ 3 trên không và lắp vào hub.

• Ưu điểm: Tiết kiệm diện tích mặt bằng tối đa vì không cần khoảng không trải 3 cánh quạt. Diện tích cản gió khi cẩu từng cánh đơn lẻ thấp hơn nhiều so với cả cụm Rotor Star, điều này đảm bảo tính an toán tối đa ở những vị trí có sức gió cao, tiềm năng điện gió lớn

• Nhược điểm: Thời gian thi công trên cao kéo dài vì cẩu tới 3-4 chuyến. Công nhân phải thao tác bắt vít cơ khí ở độ cao hơn 100m trong điều kiện lộng gió – rủi ro tai nạn lao động cao nếu không có quy trình an toàn nghiêm ngặt.

• Trường hợp áp dụng: Là “cứu cánh” duy nhất cho các dự án thi công điện gió đồi núi hiểm trở khu vực Tây Nguyên (Gia Lai, Đắk Lắk, Quảng Trị) – nơi diện tích san gạt mặt bằng đỉnh đồi bị bóp nghẹt, diện tính nền bãi hết sức hẹp không thể bố trí được thiết bị

• Tính phổ biến: Hiện là phương pháp phổ biến nhất thế giới và chiếm hơn 70% các dự án trên bờ tại Việt Nam hiện tại do xu hướng tuabin ngày càng lớn, khả năng đáp ứng nền bãi là bất khả thi trừ một số dự án ngoài khơi.

PHƯƠNG PHÁP 2: LẮP DỰNG TỰ NÂNG (CRANELESS / SELF-ERECTING METHOD)

Sự phát triển của công nghệ nước ngoài (như hệ thống KoalaLifter hoặc Nabrawind) đã khai sinh ra phương pháp lắp dựng không cần siêu cẩu nghìn tấn.

• Cách thực hiện: Người ta dùng một cẩu phụ nhỏ (loại cẩu thông dụng để dỡ hàng khỏi xe tải) để lắp đốt tháp đầu tiên và hệ thống kích thủy lực tự leo (Self-climbing system) ôm sát thân tháp. Hệ thống này sử dụng các vòng đai thủy lực chịu lực cực cao để tự bấu chặt vào thân tháp thép, leo dần lên đỉnh và kéo theo đốt tháp tiếp theo hoặc cụm Nacelle, cánh quạt lên để lắp đặt.

• Ưu điểm: Loại bỏ hoàn toàn chi phí thuê và vận chuyển tuabin điện gió kèm siêu cẩu nghìn tấn (vốn cần tới 30-40 chuyến xe tải siêu trường siêu trọng chỉ để chở đối trọng và đốt cần cẩu). Có thể hoạt động trong điều kiện gió giật lên tới 15-20 m/s (trong khi cẩu truyền thống sẽ bị cấm nâng hạ khi gió vượt quá 8-10 m/s).

• Nhược điểm: Tốc độ thi công tổng thể cho một trụ bị chậm do chu kỳ kích leo tốn thời gian. Chi phí đầu tư hoặc thuê công nghệ robot tự leo này từ nước ngoài vô cùng đắt đỏ và đòi hỏi kiểm soát hệ thống điện – điện tử tự động cực kỳ tinh vi.

• Trường hợp áp dụng: Cực kỳ tối ưu cho địa hình siêu hiểm trở, vách đá hẹp nơi xe chở cấu kiện cẩu không thể bò lên được, hoặc dùng cho công tác bảo dưỡng thay thế hộp số (Gearbox), máy phát lớn sau này.

• Tính phổ biến: Còn rất mới mẻ tại Việt Nam, chủ yếu đang trong giai đoạn nghiên cứu thử nghiệm vận dụng vào thị trường nội địa do rào cản chi phí công nghệ.

Qua đây là một số phương pháp lắp dựng trụ điện gió đang được sử dụng trên thế giới, mỗi phương pháp đều có những ưu, nhược điểm riêng mà tùy vào điều kiện thực tiễn mà có cách lựa chọn phù hợp sao cho tối ưu nhất.