Năng lượng gió đã trở thành một trong những nguồn năng lượng sạch khả thi nhất trên trái đất. Trong nhiều năm, phần lớn điện năng của chúng ta đến từ than, dầu và các nhiên liệu hóa thạch khác. Tuy nhiên, việc tạo ra năng lượng từ những nguồn tài nguyên này gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho môi trường của chúng ta và gây ô nhiễm không khí, đất và nước. Sự thừa nhận này đã khiến nhiều người chuyển sang sử dụng năng lượng xanh như một giải pháp. Vì vậy, năng lượng tái tạo rất quan trọng vì nhiều lý do, bao gồm:
-Tác động tích cực đến môi trường
-Việc làm và các lợi ích kinh tế khác
-Cải thiện sức khỏe cộng đồng
- Nguồn năng lượng dồi dào và vô tận
-Một hệ thống năng lượng đáng tin cậy và linh hoạt hơn
Năm 1831, Michael Faraday chế tạo ra máy phát điện từ đầu tiên. Ông phát hiện ra rằng dòng điện có thể được tạo ra trong vật dẫn khi nó chuyển động trong từ trường. Gần 200 năm sau, nam châm và từ trường tiếp tục đóng vai trò không thể thiếu trong sản xuất điện hiện đại. Các kỹ sư tiếp tục phát triển dựa trên những phát minh của Faraday với những thiết kế mới để giải quyết các vấn đề của thế kỷ 21.
Được coi là một loại máy móc có độ phức tạp cao, tuabin gió đang ngày càng trở nên phổ biến trong lĩnh vực năng lượng tái tạo. Ngoài ra, mỗi bộ phận của tuabin đều đóng vai trò quan trọng trong cách thức hoạt động và thu năng lượng gió. Ở dạng đơn giản nhất, cách thức hoạt động của tua-bin gió là:
-Gió mạnh làm cong lưỡi dao
-Các cánh quạt được nối với một kênh chính ở trung tâm
-Máy phát điện nối với trục đó chuyển đổi chuyển động đó thành điện năng
Nam châm vĩnh cửu đóng một vai trò quan trọng trong một số tuabin gió lớn nhất thế giới. Nam châm đất hiếm, chẳng hạn như nam châm neodymium-sắt-boron mạnh mẽ, đã được sử dụng trong một số thiết kế tuabin gió để giảm chi phí, cải thiện độ tin cậy và giảm nhu cầu bảo trì liên tục và tốn kém. Ngoài ra, sự phát triển của các công nghệ mới, tiên tiến trong những năm gần đây đã truyền cảm hứng cho các kỹ sư sử dụng hệ thống máy phát điện nam châm vĩnh cửu (PMG) trong tuabin gió. Do đó, điều này đã loại bỏ nhu cầu về hộp số, chứng tỏ hệ thống nam châm vĩnh cửu tiết kiệm chi phí hơn, đáng tin cậy hơn và ít bảo trì hơn. Thay vì cần điện để phát ra từ trường, nam châm neodymium lớn được sử dụng để tạo ra từ trường. Hơn nữa, điều này đã loại bỏ sự cần thiết của các bộ phận được sử dụng trong các máy phát điện trước đây, đồng thời giảm tốc độ gió cần thiết để tạo ra năng lượng.
Máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu là một loại máy phát điện tua-bin gió thay thế. Không giống như máy phát điện cảm ứng, những máy phát điện này sử dụng từ trường của nam châm đất hiếm mạnh thay vì nam châm điện. Chúng không cần vòng trượt hoặc nguồn điện bên ngoài để tạo ra từ trường. Chúng có thể được vận hành ở tốc độ thấp hơn, cho phép chúng được cung cấp năng lượng trực tiếp từ trục tuabin và do đó không cần hộp số. Điều này làm giảm trọng lượng của vỏ tuabin gió và có nghĩa là tháp có thể được sản xuất với chi phí thấp hơn. Việc loại bỏ hộp số giúp cải thiện độ tin cậy, giảm chi phí bảo trì và nâng cao hiệu quả. Khả năng của nam châm cho phép các nhà thiết kế loại bỏ hộp số cơ học khỏi tuabin gió là minh họa cho cách sử dụng nam châm một cách sáng tạo trong việc giải quyết các vấn đề về vận hành và kinh tế trong các tuabin gió hiện đại.
Ngành công nghiệp tua-bin gió ưa chuộng nam châm đất hiếm vì ba lý do chính:
-Máy phát điện nam châm vĩnh cửu không cần nguồn điện bên ngoài để tạo từ trường
-Việc tự kích thích cũng có nghĩa là bộ pin hoặc tụ điện dành cho các chức năng khác có thể nhỏ hơn
-Thiết kế giảm tổn thất điện
Ngoài ra, do máy phát điện nam châm vĩnh cửu mật độ năng lượng cao cung cấp, một số trọng lượng liên quan đến cuộn dây đồng được loại bỏ cùng với các vấn đề làm hỏng cách điện và chập điện.
Năng lượng gió là một trong những nguồn năng lượng phát triển nhanh nhất trong lĩnh vực tiện ích hiện nay.
Lợi ích to lớn của việc sử dụng nam châm trong tuabin gió để tạo ra nguồn năng lượng gió sạch hơn, an toàn hơn, hiệu quả hơn và có hiệu quả kinh tế hơn có ý nghĩa tích cực to lớn đối với hành tinh, dân số cũng như cách chúng ta sống và làm việc.
Gió là nguồn nhiên liệu sạch và có thể tái tạo, có thể sử dụng trong sản xuất điện. Tua bin gió có thể được sử dụng kết hợp với các nguồn năng lượng tái tạo khác để giúp các tiểu bang và quốc gia đáp ứng các tiêu chuẩn danh mục năng lượng tái tạo và mục tiêu phát thải nhằm làm chậm tốc độ biến đổi khí hậu. Tua bin gió không thải ra carbon dioxide hoặc các khí nhà kính có hại khác, điều này làm cho năng lượng gió tốt hơn cho môi trường so với các nguồn dựa trên nhiên liệu hóa thạch.
Ngoài việc giảm phát thải khí nhà kính, năng lượng gió còn mang lại nhiều lợi ích hơn so với các nguồn phát điện truyền thống. Các nhà máy điện hạt nhân, than và khí đốt tự nhiên sử dụng một lượng nước lớn đáng kinh ngạc trong sản xuất điện. Trong các loại nhà máy điện này, nước được sử dụng để tạo hơi nước, kiểm soát khí thải hoặc cho mục đích làm mát. Phần lớn lượng nước này cuối cùng được thải vào khí quyển dưới dạng ngưng tụ. Ngược lại, tua-bin gió không cần nước để sản xuất điện. Do đó, giá trị của trang trại gió tăng theo cấp số nhân ở những vùng khô cằn, nơi nguồn nước hạn chế.
Có lẽ một lợi ích rõ ràng nhưng đáng kể của năng lượng gió là nguồn nhiên liệu về cơ bản là miễn phí và có nguồn gốc địa phương. Ngược lại, chi phí nhiên liệu của nhiên liệu hóa thạch có thể là một trong những chi phí vận hành lớn nhất đối với một nhà máy điện và có thể cần phải lấy từ các nhà cung cấp nước ngoài, điều này có thể tạo ra sự phụ thuộc vào chuỗi cung ứng không ổn định và có thể bị ảnh hưởng bởi xung đột địa chính trị. Điều này có nghĩa là năng lượng gió có thể giúp các quốc gia trở nên độc lập hơn về năng lượng và giảm nguy cơ biến động giá nhiên liệu hóa thạch.
Không giống như các nguồn nhiên liệu hữu hạn như than đá hay khí tự nhiên, gió là nguồn năng lượng bền vững không cần nhiên liệu hóa thạch để tạo ra điện. Gió được tạo ra bởi sự chênh lệch nhiệt độ và áp suất trong khí quyển và là kết quả của việc mặt trời làm nóng bề mặt Trái đất. Là nguồn nhiên liệu, gió cung cấp nguồn năng lượng vô tận và chỉ cần mặt trời tiếp tục chiếu sáng thì gió sẽ tiếp tục thổi.
