Các nguồn điện từ năng lượng tái tạo (NLTT) như gió, mặt trời, sóng biển… đều dựa vào những nguồn tài nguyên không kiểm soát được, nên phụ thuộc rất nhiều vào khí hậu, thời tiết và địa điểm xây dựng. Vì vậy, việc tích hợp chúng với hệ thống điện (HTĐ) phải đối mặt với những thách thức rất lớn.
Bốn địa điểm tua bin gió được kết nối với nhau bằng một kênh dẫn nước xuống thung lũng.
Đặc biệt, để đảm bảo độ tin cậy và ổn định cung cấp điện cần bổ sung thêm cho hệ thống điện nguồn công suất dự trữ với chi phí đầu tư nhiều tỷ US$. Một giải pháp hữu hiệu nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của các tua bin gió là kết hợp chúng với nguồn thủy điện tích năng đang được thử nghiệm lần đầu tiên tại Đức.
Dự án thử nghiệm đầu tiên tại Đức, được Tập đoàn General Electric (GE) Hoa Kỳ công bố mới đây, bao gồm 4 tua bin gió được lưu trữ năng lượng bằng cách bơm nước (khi các tua bin gió làm việc bình thường cung cấp điện cho thủy điện tích năng làm việc ở chế độ máy bơm) vào các bồn chứa có độ cao khoảng 30 mét (100 feet) trong cấu trúc của tháp tua bin (ảnh trên là khối hình trụ ở chân tháp tua bin) có chiều cao là 246,5 métt (809 feet).
Lưu vực xung quanh chân đế mỗi tháp tua bin (trong ảnh là bể màu xanh dương hình tròn tại chân tháp) sẽ lưu trữ được 34 triệu lít (9 triệu gallon) nước khác.
Khi không có gió, nước từ các tháp tua bin theo kênh dẫn và đường ống áp lực (penstock) chảy xuống nhà máy thủy điện tích năng (pumped storage power plant) làm việc ở chế độ phát điện vào hệ thống.
Khu vực ngập nước (sông, hồ, biển) hoặc một hồ nhân tạo tại thung lũng bên dưới (Flooding area/lower reservoir) thu gom nước cho đến khi các tua bin gió phát điện trở lại, thủy điện tích năng lại làm việc ở chế độ máy bơm để bơm nước trở lại các bồn, chứa tại các tháp tua bin gió.
Dự án đang được xây dựng bởi công ty Đức Max Boegl Wind AG và GE Renewable Energy
Trang trại gió trong rừng Swabian-Franconia của Đức (theo hình trên đây) bao gồm 4 tổ tua bin gió đặt trên các tháp cao nhất thế giới (246,5 mét), với công suất mỗi tổ 13,6 megawatt, cùng với 16 megawatt của thủy điện tích năng.
Dự án đang được xây dựng bởi công ty Đức Max Boegl Wind AG và GE Renewable Energy.
Theo kế hoạch các tổ tua bin gió hoàn thành xây dựng và kết nối với lưới điện vào năm 2017, còn nhà máy thủy điện tích năng sẽ được hoàn thành vào cuối năm 2018.
Đức là nước đang đi đầu ở châu Âu và trên thế giới trong lĩnh vực phát triển năng lượng tái tạo để thay thế các nguồn sản xuất điện từ nhiên liệu hóa thạch và điện hạt nhân, với mục tiêu đạt tỷ trọng điện năng từ các nguồn NLTT (bao gồm cả thủy điện vừa và lớn) trong tổng sản lượng điện quốc gia từ 33% năm 2017 lên 45% vào năm 2030 và 100% vào năm 2050.
GE cho biết, trang trại gió này là dự án lớn đầu tiên tích hợp lưu trữ nước trong các tua bin, mặc dù có một vài ví dụ về lưu trữ gió và bơm nước kết hợp trên thế giới. Nếu thành công, nó sẽ chứng minh là một mẫu cho các dự án khác. Boegl cho biết, họ có kế hoạch bổ sung thêm một hoặc hai dự án thủy điện mới ở Đức (sau năm 2018), và các địa điểm mới có thể được tìm thấy trên toàn thế giới vì công nghệ có thể sử dụng nước ngọt và nước mặn.
