Friday, July 28MM Thailand

รู้จัก… เทคโนโลยีกังหันลม อีกหนึ่งทางเลือกพลังงานต้นทุนธรรมชาติ

374 Views

ลมเป็นแหล่งพลังงานสะอาดชนิดหนึ่งที่มีอยู่เองตามธรรมชาติสามารถใช้ได้อย่างไม่มีวันหมดสิ้นใน ปัจจุบันได้มีการใช้ประโยชน์จากพลังงานลมเพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้ามากขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งในแถบ ประเทศยุโรปได้มีการพัฒนาเทคโนโลยีกังหันลมเพื่อผลิตไฟฟ้าในเชิงพาณิชย์ให้มีขนาดใหญ่ขึ้น และมีประสิทธิภาพสูงขึ้นสำหรับประเทศไทยการใช้ประโยชน์จากพลังงานลมเพื่อผลิตไฟฟ้ายังมีค่อนข้างน้อยมาก อาจเป็นเพราะศักยภาพพลังงานลมในประเทศเราไม่สูงมากนักเมื่อเทียบกับประเทศอื่นๆ และความรู้ทางด้านเทคโนโลยีกังหันลมสมัยใหม่ยังเป็นสิ่งที่ใหม่อยู่สำหรับการนำมาใช้งาน

รู้จัก… เทคโนโลยีกังหันลม อีกหนึ่งทางเลือกพลังงานต้นทุนธรรมชาติ

สำหรับประเทศไทย ลมเป็นอีกหนึ่งพลังงานทางเลือก ที่สามาถนำมาประยุกต์ใช้ร่วมกับแหล่งพลังงานอื่นๆ ได้ เพื่อเสริมสร้างศักยภาพด้านความมั่นคงในการผลิตไฟฟ้า ลดการพึ่งพาพลังงานจากฟอสซิล เป็นการลดการนำเข้าพลังงานจากต่างประเทศ ทั้งยังช่วยลดปรากฎการณ์ภาวะโลกร้อนได้อีกทางหนึ่งด้วย

กังหันลม คือ เครื่องจักรกลอย่างหนึ่งที่สามารถรับพลังงานจลน์จากการเคลื่อนที่ของลม ให้เป็นพลังงานกลได้ จากนั้นนำพลังงานกลมาใช้ประโยชน์โดยตรง เช่น การบดสีเมล็ดพืช การสูบน้ำ หรือในปัจจุบันใช้ผลิตเป็นพลังงานไฟฟ้า

การพัฒนากังหันลมเพื่อใช้ประโยชน์มีมาตั้งแต่ชนชาวอียิปต์โบราณและมีความต่อเนื่องถึงปัจจุบัน โดยการออกแบบกังหันลมจะต้องอาศัยความรู้ทางด้านพลศาสตร์ของลมและหลักวิศวกรรมศาสตร์ในแขนงต่างๆ เพื่อให้ได้กำลังงาน พลังงาน และประสิทธิภาพสูงสุด

ปัจจุบันเทคโนโลยีกังหันลมได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง หลายประเทศทั่วโลกได้ให้ความสนใจ โดยเฉพาะในทวีปยุโรป เช่น ประเทศเดนมาร์ก กังหันลมที่ได้มีการพัฒนาขึ้น จะมีลักษณะและรูปร่างแตกต่างกันออกไป สามารถจำแนกตามลักษณะแนวแกนหมุนของกังหันจะได้ 2 แบบ คือ กังหันลมแนวแกนนอน (Horizontal Axis Wind Turbine) และ กังหันลมแนวแกนตั้ง (Vertical Axis Wind Turbine)

กังหันลมแนวแกนนอน (Horizontal Axis Wind Turbine)
กังหันลมแนวแกนนอน (Horizontal Axis Wind Turbine)

กังหันลมแนวแกนนอน

กังหันลมที่มีแกนหมุนขนานกับทิศทางของลมโดยมีใบพัดเป็นตัวตั้งฉากรับแรงลม มีอุปกรณ์ควบคุมกังหันให้หันไปตามทิศทางของกระแสลม เรียกว่า ‘หางเสือ’ มีอุปกรณ์ป้องกันกังหันชำรุดเสียหายขณะเกิดลมพัดแรง และตั้งอยู่บนเสาที่แข็งแรง เช่น กังหันลมวินด์มิลล์ (Windmills)

กังหันลมแนวแกนตั้ง (Vertical Axis Wind Turbine)
กังหันลมแนวแกนตั้ง (Vertical Axis Wind Turbine)

กังหันลมแนวแกนตั้ง

กังหันลมที่มีแกนหมุนและใบพัดตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของลมในแนวราบ สามารถรับลมในแนวราบได้ทุกทิศทาง ไม่ว่าลมจะเข้ามาทิศไหนก็ยังหมุนได้ โดยไม่ต้องมีอุปกรณ์ควบคุมให้กังหันหันหน้าเข้าหาลม สามารถวางเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและระบบการส่งกำลังไว้ใกล้พื้นดินได้มากกว่าแบบแกนนอน จึงบำรุงรักษาได้ง่ายกว่ากังหันลมแบบแกนนอนที่ติดอยู่บนหอคอยสูง

นอกเหนือจากความเร็วของลมด้วย เช่น ลักษณะภูมิประเทศควรเป็นที่ราบ ไม่มีสิ่งกีดขวาง และมีความเร็วลมโดยสม่ำเสมอ ความยาวของใบพัด และสถานที่ติดตั้งกังหันลม เป็นต้น

สำหรับปัญหาความไม่สม่ำเสมอของความเร็วลมที่แปรผันตามธรรมชาติ อาจสามารถใช้ตัวกักเก็บพลังงาน (Energy Storage) เข้ามาช่วยกักเก็บพลังงานเพื่อสำรองใช้ตามความต้องการได้อย่างเหมาะสมมากขึ้น เช่น กรณีที่เป็นกังหันลมผลิตไฟฟ้าขนาดเล็ก มักนิยมใช้แบตเตอรี่เป็นกักเก็บพลังงาน เป็นต้น

การใช้พลังงานลมเพื่อการผลิตไฟฟ้าความเร็วลมจะต้องสม่ำเสมอ หรือกำลังลมเฉลี่ยทั้งปีควรไม่น้อยกว่าระดับ 6.4 – 7.0 เมตรต่อวินาที ที่ความสูง 50 เมตร จึงจะสามารถ ผลิตไฟฟ้าจากกังหันลมได้ดี ภูมิประเทศที่มีความเร็วลมเหมาะสมได้แก่บริเวณฝั่งทะเลแถบยุโรป เหนือ หรือช่องเขาในสหรัฐอเมริกา

การพัฒนาพลังงานลมในประเทศไทยยังมีข้อจำกัด

สำหรับการใช้พลังงานลมในประเทศไทย ในการติดตั้งกังหันลมหรือกำลังลมเฉลี่ยทั้งปี ควรไม่น้อยกว่าระดับ 3 (Class3) คือ 6.4-7.0 เมตร/วินาที หรือ 300-400 กิโลวัตต์/ตารางเมตร ที่ความสูง 50 เมตร เพื่อสามารถพัฒนากังหันลมผลิตไฟฟ้าได้ จากการสำรวจแหล่งที่มีความเร็วลมดังกล่าวอยู่ที่ภาคใต้บริเวณชายฝั่งทะเลตะวันออก เริ่มตั้งแต่ จ.นครศรีธรรมราช สงขลา และปัตตานี และที่อุทยานแห่งชาติดอยอินทนนท์ จ.เชียงใหม่ ซึ่งเกิดจากอิทธิพลของลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือ ตั้งแต่เดือนพฤศจิกายน ถึงปลายเดือนมีนาคม เป็นต้น

อย่างไรก็ตาม หากคำนึงถึงความไม่สม่ำเสมอของไฟฟ้าจากพลังงานลม ทำให้การลงทุนในกังหันลมเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าในประเทศไทยในขณะนี้ จึงไม่มีความคุ้มทุนทางการเงิน การลงทุนจะเกิดขึ้นได้เฉพาะกรณีที่ภาครัฐให้การสนับสนุนเป็นพิเศษด้วยเหตุผลด้านสิ่งแวดล้อม

ขั้นตอนการติดตั้ง Wind Generator ที่ถูกต้อง

ขั้นตอนที่ 1 เลือกสถานที่ในการติดตั้ง

ควรติดตั้งบนที่ราบหรือที่สูง และอยู่ห่างจากสิ่งต่างๆ ที่กีดขวางหรือบังทิศทางลม เช่น สิ่งก่อสร้างหรือต้นไม้ เพื่อกังหันลมจะสามารถรับกระแสลมได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด พื้นดินในบริเวณที่ทำการติดตั้งควรมั่นคงและไม่เป็นบริเวณที่น้ำท่วมถึง น้ำไม่สามารถไหลพัดพาหน้าดินไปได้โดยง่าย หากมีความจําเป็นควรเทคอนกรีตในบริเวณฐานของเสากังหันลมและจุดที่ใช้ในการจับยึดสลิงทุกจุด

สิ่งสําคัญอีกประการหนึ่ง คือ ตําแหน่งของกังหันลม และชุดควบคุมพลังงานไฟฟ้าควรจะอยู่ใกล้กันมากที่สดุ เพื่อลดการสญเสียของพลังงานไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในสายส่ง หากจำเป็นอาจควรเลือกใช้สายไฟฟ้าที่มีขนาดใหญ่กว่ามาตรฐาน เพื่อลดการสูญเสียของพลังงานไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในสายส่งให้น้อยที่สุด

ขั้นตอนที่ 2 เตรียมสถานที่ในการติดตั้ง

กําหนดตำแหน่งจุดยึดสลิง โดยการรางรัศมีวงกลมบนพื้นตามคําแนะนำ ตอกเหล็กฉากจับ ยึด (สําหรับกังหันลมขนาดเล็ก) สร้างฐานคอนกรีตเพื่อฝังสมอบก (สําหรับกังหันลมขนาดใหญ่)

ขั้นตอนที่ 3 เตรียมฐานคอนกรีต และติดตั้งแผ่นเหล็กฐานเสากังหันลม

ตามตําแหน่งที่กำหนดไว้ และการติดตั้งแผ่นเหล็กฐานเสากังหันลม และสมอบก สําหรับจับยึดสลิงทํามุม 60-80 องศากับพื้นราบ

ขั้นตอนที่ 4 ติดตั้งเสากังหันลมบนแผ่นเหล็กฐาน และใบพัด

การประกอบใบพัดกังหันลม (Blade) เข้ากับเครื่องกําเนิดไฟฟ้า (Generator) เป็นขั้นตอนที่สำคัญมาก ดังนั้น การเลือกใช้กังหันลมผลิตไฟฟ้าควรเลือกให้เหมาะกับความเร็วของลมในแต่ละพื้นที่ หากเลือกใช้กังหันลมความเร็วลมสูง (High-Wind-Speed) ไปใช้ในพื้นที่ความเร็วลมต่ำ กําลังไฟฟ้าที่ได้ก็จะน้อยกว่าที่ควรจะเป็น

ขณะที่หากเลือกใช้กังหันลมความเร็วลมต่ำ (Low-Wind-Speed) ในพื้นที่มีความเร็วลมสูง กังหันลมจะหมุนรอบสูงและทํางานหนักเกินไป การสึกหรอก็จะเกิดขึ้นมากกว่าปกติ ดังนั้น ในกรณีที่เลื้อกใช้กังหันลม ความเร็วลมต่ำหากความเร็วลมสูงเกินกว่า 16 m/s ก็ควรที่จะพับเก็บ หรือวางกังหันลมนอนในแนวราบ หากใช้กังหันลมความเร็วลมต่ำ ในพื้นที่ที่มีความเร็วลมสูงมากเกินไป อาจทําให้ใบพัดของกังหันลม แตกหักเนื่องจากแรงลมที่เข้าปะทะได้โดยง่าย

ขั้นตอนที่ 5 ตั้งเสากังหันลม

  • วางกังหันลมบนอุปกรณ์ค้ำยึดชั่วคราว ยึดสลิง 3 เส้น (2 เส้นกรณีกังหันลมขนาดเล็ก)
  • จับยึดปลายสลิง 3 เส้น (2 เส้นกรณีกังหนลมขนาดเล็ก) กับจุดยึดสลิงให้แน่น
  • ดึงปลายสลิงด้านที่เหลือผ่าน ไม้ค้ำยันหรือเหล็กค้ำยันช่วยแรง ซึ่งควรมีความยาวมากกว่าครึ่งหนึ่งของความสูงของเสากังหันลม
  • ดึงสลิงเพื่อตั้งเสากังหันลมขึ้น โดยรอกชวยแรง (Chain Block) หรือดึงโดยรถยนต์
  • ตรวจเช็คและปรับแต่งเสากังหันลมให้ได้ฉากโดยระดับน้ำ ก่อนยึดให้แน่นทุกด้าน

ขั้นตอนที่ 6 การเชื่อมต่อระบบไฟฟ้า

ควรระวังตรวจสอบขั้วบวก(สีแดง) ขั้วลบ (สีดำ) ก่อนการเชื่อมต่อทุกครั้ง การต่อผิดอาจทำอุปกรณ์เสียหายได้

สิ่งที่ตองตรวจเช็คทุก 4 เดือน

  • สายไฟหลวมหรือแน่นมากเกินไปหรือไม่ หรือหลังจากจากมีลมพายุ
  • ตรวจเช็คน็อตทุกตัวว่ามีการคลายตัวหรือไม่ ขันให้แน่นทุกครั้งหลังตรวจเช็ค
  • บํารุงรักษาแบตเตอรี่ตามคู่มือ
  • เมื่อทราบว่าจะมีพายุที่รุนแรงเข้า ควรวางนอนกังหันลมลงกับพื้น เพื่อหลีกเลี่ยงการเสียหายของอุปกรณ์

ข้อดีและข้อจำกัดของการพัฒนาพลังงานลม

ข้อดี ข้อเสีย
  • เป็นแหล่งพลังงานที่ได้จากธรรมชาติ ไม่มีต้นทุน
  • เป็นแหล่งพลังงานที่ไม่มีวันหมดสิ้น
  • เป็นพลังงานสะอาด
  • ไม่กินเนื้อที่ ด้านล่างยังใช้พื้นที่ได้อยู่
  • มีแค่การลงทุนครั้งแรกไม่มีค่าเชื้อเพลิง
  • สามารถใช้ระบบไฮบริดเพื่อให้เกิดประโยชน์สูงสุด คือ กลางคืนใช้พลังงานลมกลางวันใช้พลังงานแสงอาทิตย์
  • มาตรการสนับสนุนจากภาครัฐในการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานลม
  • ลมในประเทศไทยมีความเร็วค่อนข้างต่ำ
  • พื้นที่ที่เหมาะสมมีจำกัด
  • ขึ้นอยู่กับสภาวะอากาศ บางฤดูอาจไม่มีลม
  • ต้องใช้แบตเตอรี่ราคาแพงเป็นแหล่งเก็บพลังงาน
  • ขาดเทคโนโลยีที่เหมาะสมกับศักยภาพลมในประเทศ และขาดบุคลากรผู้เชี่ยวชาญ

EXECUTIVE SUMMARY

Currently, wind turbine technology has consistently been developing which can be divided based on 2 types of turbine’s revolving axis as Horizontal Axis Wind Turbine and Vertical Axis Wind Turbine.

In addition, factors needed to take consideration before installing wind turbine for electricity generating are the topography condition which should be the lowland without any barricade and has consistent wind velocity as well as the length of propellers, and location to setup wind turbine for example. In order to use wind energy to generate electricity with stability, such area must have consistent wind velocity or average wind power throughout the year no less than 6.4 – 7.0 meters per second at 50 meters in height so that they will be able to generate good quantity of electricity. However, installation and maintenance processes are so important as well in order to generate good wind energy with stability, promote the electricity generating integrity, reduce fossil energy dependency and oversea energy import as well as reduce down the global warming phenomena.


Source :

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Related Post

MM Thailand on FacebookMM Thailand on Youtube
MM Thailand
 
MM THAILAND นำเสนอข้อมูลรอบด้านเกี่ยวกับอุตสาหกรรมการผลิต