Theo phân tích của các chuyên gia, sự phức tạp của công nghệ cùng với điều kiện địa hình và thời tiết cực đoan đã gây ra nhiều sự cố đáng tiếc đối với các công trình điện gió trên toàn cầu, trong đó có Việt Nam.

10-30% các sự cố mất điện tại các nhà máy điện gió là do hỏa hoạn

Theo trang tin FSR của Anh, các nhà máy điện gió được phân thành hai loại chính dựa trên vị trí lắp đặt: trên đất liền và ngoài khơi. Đặc điểm kỹ thuật của từng loại tua bin gió phụ thuộc vào loại tua bin và kiểu chuyển động quay của cánh quạt, bao gồm trục ngang, trục đứng và các kiểu đặc biệt khác.

Dự án South Fork Wind bao gồm 12 tuabin ngoài khơi bờ biển Long Island, New York. Ảnh: Ørsted

Hiện nay, công nghệ tua bin gió theo trục ngang được sử dụng rộng rãi nhất trên toàn cầu. Năng lượng gió ngày càng trở nên quan trọng trong cơ cấu năng lượng toàn cầu, đặc biệt là tại châu Âu, nơi mà nó là phân khúc sản xuất điện lớn thứ hai.

Theo FSR, với việc ngày càng phụ thuộc nhiều vào năng lượng tái tạo, dự báo trong tương lai sẽ có sự phát triển mạnh mẽ của tua bin gió có công suất lớn, từ 13-15 MW. Tuy nhiên, điều này cũng đặt ra nhiều thách thức về an toàn do chi phí vận hành và thiệt hại có thể gây ra do hỏa hoạn.

Các sự cố hỏa hoạn tại các nhà máy điện gió, đặc biệt là ở các loại tua bin có công suất lớn, đòi hỏi các hệ thống phòng cháy nổ phức tạp để phát hiện và kích hoạt hệ thống chữa cháy kịp thời. Từ nghiên cứu của SP Safety tại Viện nghiên cứu kỹ thuật Thụy Điển, có đến 10-30% các sự cố mất điện tại các nhà máy điện gió là do hỏa hoạn.

Theo Công ty quản lý rủi ro năng lượng tái tạo Nauy (DNV), các vụ cháy tại tua bin gió không chỉ gây mất khả năng sản xuất mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động kinh doanh và an toàn môi trường, đặc biệt là có nguy cơ gây chết người và tổn thất về tài sản lớn.

Những vấn đề này đặt ra những thách thức lớn đối với việc đảm bảo an toàn và hiệu quả vận hành của các nhà máy điện gió trong tương lai, đặc biệt là khi công nghệ tua bin gió ngày càng phát triển và được triển khai rộng rãi trên toàn cầu.

Những sự cố đáng tiếc

Năm 2013, một nhóm 4 kỹ sư đã thiệt mạng trong một vụ cháy tua bin gió tại Ooltgensplaat, Hà Lan.

Theo DNV mỗi năm trên toàn cầu có ước tính 120 vụ sự cố hỏa hoạn xảy ra tại các tua bin gió. Tại Anh, trong 6 năm gần đây, nhiều vụ hỏa hoạn đã xảy ra, gây thiệt hại nghiêm trọng, như vụ cháy tua bin tại Ardrossan, Scotland vào tháng 12 năm 2011 do gió mạnh.

Ở Việt Nam, năm 2021, trong vòng một tuần, hai dự án điện gió tại thị xã Vĩnh Châu đã ghi nhận việc gãy cánh quạt dài hơn 70m và rộng 2-3m khi đang vận hành.

Vụ cháy tuabin trên trụ điện gió cao gần 100m tại Nhà máy Phong điện Bình Thạnh ở huyện Tuy Phong (tỉnh Bình Thuận). - Ảnh: Mạng xã hội Facebook

Vào ngày 25/12/2022, tại Ia Pết - Đăk Đoa Nr. 2, trong quá trình bảo trì, một sự cố đã xảy ra khi bộ phận kỹ thuật quên không khoá đảo cánh, khiến cánh quạt gãy và nứt do hiện tượng gió giật.

Ngày 9/11, tại dự án điện gió ở Ninh Thuận, trụ điện gió số 1 đã gặp sự cố gãy gập một cánh quạt, tuy nhiên không tách rời.

Tháng 7/2023, một tua bin điện gió tại xã Bình Thạnh, huyện Tuy Phong, Bình Thuận đã bị cháy rụi hoàn toàn.

Gần đây nhất, chiều ngày 1/3/2024, tại Nhà máy điện gió Hòa Bình 5, huyện Hòa Bình, tỉnh Bạc Liêu, một tua bin bất ngờ rơi xuống đất, may mắn là không gây thương vong.

Đây là các sự cố đáng báo động và làm nổi bật những thách thức về an toàn và bảo trì trong ngành công nghiệp điện gió hiện nay.

Giải pháp an toàn là gì?

Với một số tua bin cao gần 200m, các cơ sở phòng cháy chữa cháy thường không đủ khả năng để can thiệp kịp thời. Đặc biệt đối với các tua bin trên biển, sự can thiệp của con người trong trường hợp hỏa hoạn lại càng khó khăn hơn. Điều này đã thúc đẩy các quốc gia ban hành các quy định nghiêm ngặt về an toàn.

Tại Hoa Kỳ, Tiêu chuẩn NFPA 850 đã được áp dụng để hướng dẫn các biện pháp phòng cháy và chữa cháy cho các nhà máy điện. Các tua bin gió cần được trang bị hệ thống phòng cháy chữa cháy đặc biệt, bao gồm phát hiện các nguồn nguy cơ như lửa, nhiệt, khí, khói; cảnh báo cho nhân viên và dịch vụ cứu hộ; cũng như kích hoạt hệ thống chữa cháy hoặc dập lửa. Do chiều cao và vị trí đặc biệt của các tua bin gió, các phương pháp chữa cháy truyền thống thường gặp nhiều hạn chế, do đó các hệ thống chữa cháy cần sử dụng các loại khí như CO2, khí trơ, hoặc các chất sạch để dập tắt đám cháy nhanh chóng.

Điều quan trọng là các hệ thống này cần phải được bảo trì thường xuyên để đảm bảo hoạt động hiệu quả khi cần thiết. Ví dụ, theo Tiêu chuẩn ISO 14520-1:2015 (E), các hệ thống này cần được kiểm tra ít nhất mỗi 6 tháng một lần để đảm bảo không có áp suất thất thoát hay rò rỉ khí nguyên liệu. Đối với các hệ thống sử dụng khí hóa lỏng như halocarbon, nếu bình chứa có sự mất mát lớn hơn 5% hoặc mất áp lực (dựa trên nhiệt độ) trên 10%, thì phải được nạp lại hoặc thay thế kịp thời.

Kiểm tra thường xuyên, liên tục

Mặc dù các tua bin gió ngày càng được cải tiến với các hệ thống chữa cháy tiên tiến nhất, việc bảo trì vẫn đóng vai trò cực kỳ quan trọng và cần thiết. Trong quá trình lắp đặt, vận hành và bảo trì hệ thống chữa cháy sử dụng khí, ví dụ như CO2, áp suất cao có thể gây ra nguy cơ rò rỉ nghiêm trọng và xả áp mạnh. Do đó, các hệ thống này cần phải được kiểm tra định kỳ, ít nhất là hàng năm.

Các công ty điện gió trên toàn cầu đã đầu tư một số lượng lớn tài chính vào việc này, và thường nhường phần nội bộ hoặc bên thứ ba thực hiện. Quá trình kiểm tra bao gồm việc đánh giá liên tục các hệ thống, một yêu cầu cực kỳ cần thiết theo tiêu chuẩn ISO 14520.

Khi thiết kế các hệ thống chữa cháy bằng khí, các yếu tố như thời gian giữ chất phun và áp suất đỉnh phun chất cũng cần được quan tâm. Nếu áp suất quá cao tại các vách ngăn hoặc trần treo, chúng có thể bị phá hủy hoặc làm hỏng cấu trúc của tua bin, ảnh hưởng đến tính an toàn và hiệu suất của hệ thống.

Bảo trì, bảo dưỡng cũng rất quan trọng

Các trang trại điện gió ngoài khơi đòi hỏi các nhà đầu tư phải chi ra số tiền lớn và đối mặt với thách thức khó khăn trong việc xử lý sự cố hỏa hoạn, do đó việc trang bị hệ thống chữa cháy tự động khẩn cấp là bắt buộc.

Để đảm bảo an toàn, cần phải có hệ thống báo cháy từ xa để giám sát liên tục các tua bin. Các hệ thống chữa cháy/chống cháy bằng khí cũng cần được lắp đặt để ngăn ngừa các nguy cơ tiềm ẩn có thể xảy ra.

Sau khi lắp đặt, cần phải kiểm tra kỹ càng các hệ thống khí, đặc biệt là thời gian giữ áp và mức áp suất cao nhất, nhằm ngăn chặn các nguy cơ cháy nổ và đảm bảo khả năng dập tắt đám cháy hiệu quả.

Mức độ rò rỉ phải được theo dõi một cách cẩn thận để đảm bảo chính xác lượng chất chữa cháy trong hệ thống. Sự tồn tại của các vị trí rò rỉ không kiểm soát được có thể làm giảm tính toàn vẹn của hệ thống phòng cháy, đặc biệt là trong việc duy trì áp lực và áp suất đỉnh. Sự rung động của tua bin gió cũng có thể làm lỏng các kết nối bên trong. Bụi bẩn và nhiệt độ cao cũng là nguyên nhân gây ra các vấn đề về xả áp.

Tầm soát các yếu tố tiềm tàng

Để giảm thiểu nguy cơ hỏa hoạn, nỗ lực cải tiến công nghệ an toàn là một trong những yếu tố quan trọng. Một ví dụ điển hình là hãng Coltraco của Anh, hiện đã đưa vào sử dụng công nghệ Permalevel Multiplex để giám sát hiệu quả cháy nổ trong các tua bin và liên tục xác minh các sự cố.

Để đảm bảo kiểm tra thường xuyên, Coltraco đã phát triển thiết bị Portalevel MAX, một thiết bị cầm tay dùng siêu âm để đo mức chất lỏng trong xi lanh chỉ trong 30 giây (so với 15 phút với phương pháp cân thủ công), và độ chính xác lên đến 1,5 mm so với mức chất lỏng thực tế.

Công nghệ siêu âm này mang đến các giải pháp thông minh, giúp các chủ sở hữu và nhà điều hành tua bin gió nâng cao quản lý an toàn cháy nổ và giảm thiểu rủi ro đối với tính mạng con người.