พลังงานลม(Wind Energy)

เทคโนโลยกี งั หนั ลม เรียบเรียงโดย นายกรวชิ ญ์ ไกรกจิ ราษฎร์ สาขาวิชาช่างไฟฟ้ ากาลัง วทิ ยาลัยเทคนิคสุโขทยั

1พลงั งานลมพลังงานลม เป็นพลังงานจากธรรมชาติท่ีสามารถนามาใช้ประโยชน์ได้ มนุษย์เราได้ใช้ประโยชน์จากพลังงานลมมานานหลายพันปี ในการอานวยความสะดวกสบายแก่ชีวิต เช่น การแล่นเรือใบขนส่งสินค้าไปได้ไกลๆ การหมุนกังหันวิดนา การหมุนโม่หินบดเมล็ดพืชให้เป็นแป้ง ในปัจจุบันมนุษย์จึงได้ให้ความสาคัญและนามาใช้ประโยชน์มากขึน โดยการนามาใช้ผลิตกระแสไฟฟ้า เน่ืองจากพลังงานลมมีอยู่โดยท่ัวไป ไม่ต้องซือ เป็นพลังงานท่ีสะอาด ไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อสภาพแวดล้อม และสามารถนามาใช้ประโยชน์ได้อย่างไม่รู้จักหมดสิน “ กังหันลม ” เป็นอุปกรณ์ชนิดหน่ึงที่ถูกนามาใช้สกัดพลังงานจลน์ของกระแสลม และเปลี่ยนให้เป็นให้เป็นพลังงานกล จากนันจึงนาพลังงานกลมาใช้ประโยชน์ กล่าวคือ เม่ือกระแสลมพัดผ่านใบกังหัน จะเกิดการถ่ายทอดพลังงานจลน์ไปสูใ่ บกังหัน ทาใ ห้ กั ง หั น ห มุ น ร อ บ แ ก น ส า ม า ร ถ น า พ ลั ง ง า น จ า ก ก า ร ห มุ น นี ไ ป ใ ช้ ง า น ไ ด้กังหันลมท่ีใช้กันมากในประเทศไทยตังแต่อดีตถึงปัจจุบัน ได้แก่ กังหันลมแบบใบกังหันไม้ ใช้สาหรับฉุดระหัดวิดนาเข้านาข้าวบริเวณจังหวัดฉะเชิงเทรา กังหันลมใบเส่ือลาแพน ใช้ฉุดระหัดวิดนาเค็มเข้านาเกลอื บริเวณ จงั หวัดสมุทรสงคราม และกังหนั ลมแบบใบกังหนั หลายใบ ทาดว้ ยแผ่นเหลก็ ใชส้ าหรบัสูบนาจากบ่อนาบาดาลขึนไปเก็บในถังกักเก็บ ส่วนการใช้กังหันลมเพ่ือผลิตกระแสไฟฟ้ายังอยู่ในระหว่างการทดสอบและพฒั นาอยู่ชนดิ ของกงั หันลมปัจจุบันการพัฒนาเทคโนโลยีกังหันลมเพื่อใช้สาหรับผลิตไฟฟ้าได้รับการพัฒนาอย่างต่อเน่ือง หลายประเทศทั่วโลกได้ให้ความสนใจ โดยเฉพาะในทวีปยุโรป เช่น ประเทศเดนมาร์ก กังหันลมที่ได้มีการพัฒนากันขึนมานันจะมีลักษณะและรูปร่างแตกต่างกันออกไป แต่ถ้าจาแนกตามลักษณะแนวแกนหมุนของกงั หนั จะได้ 2 แบบ คือ1. กังหนั ลมแนวแกนนอน (Horizontal Axis Wind Turbine)เปน็ กงั หนั ลมท่ีมีแกนหมนุ ขนานกบั ทิศทางของลมโดยมใี บพัดเป็นตวั ตงั ฉากรับแรงลม มีอปุ กรณ์ควบคมุ กังหันให้หนั ไปตามทิศทางของกระแสลม เรยี กวา่ หางเสือ และมอี ุปกรณ์ป้องกันกังหนั ชารุดเสยี หายขณะเกิดลมพัดแรง เช่น ลมพายุและตังอยู่บนเสาท่ีแข็งแรง กังหนั ลมแบบแกนนอน ได้แก่กงั หนั ลมวนิ ดม์ ลิ ล์ ( Windmills) กงั หันลมใบเสื่อลาแพน นิยมใช้กับเครื่องฉดุ นา กงั หันลมแบบกงล้อจกั รยาน กังหนั ลมสาหรับผลิตไฟฟ้าแบบพรอบเพลเลอร์ (Propeller)

2รปู ที่ 1. กังหันลมแบบแนวแกนนออน (Horizontal Axis Wind Turbine)2. กงั หันลมแนวแกนตง้ั (Vertical Axis Wind Turbine)เป็นกงั หนั ลมที่มีแกนหมุนและใบพดั ตังฉากกบั การเคลื่อนที่ของลมในแนวราบ ซ่งึ ทาให้สามารถรบั ลมในแนวราบไดท้ ุกทิศทางรูปที่ 2. กังหนั ลมแนวแกนตัง (Vertical Axis Wind Turbine)

3กังหันลมแบบแนวแกนนอนเป็นแบบที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย ส่วนมากออกแบบให้เป็นชนิดท่ีขับใบกังหนั ด้วยแรงยก แตอ่ ยา่ งไรก็ตาม กังหันลมแบบแนวแกนตงั ซึง่ ไดร้ บั การพฒั นามากในระยะหลังก็ได้รับความสนใจมากขึนเช่นกัน ทังนีเนื่องจากข้อดีกว่าแบบแนวแกนนอนคือ ในแบบแนวแกนตังนันไม่ว่าลมจะเข้ามาทิศไหนก็ยังหมุนได้ โดยไม่ต้องมีอุปกรณ์ควบคุมให้กังหันหันหน้าเข้าหาลมนอกจากนีแล้วแบบแนวแกนตังนัน เคร่ืองกาเนดิไฟฟา้ และระบบการสง่ กาลงั วางไวใ้ กล้พนื ดนิ มากกวา่ แบบแกนนอน เวลาเกิดปัญหาแก้ไขงา่ ยกว่าแบบแกนนอนทต่ี ิดอยบู่ นหอคอยสงูสว่ นประกอบของระบบกงั หนั ลมขนาดใหญส่ าหรับผลติ ไฟฟา้ส่วนประกอบสาคญั ๆ ของระบบกงั หนั ลมท่วั ๆ ไปอาจแบง่ ไดด้ งั นี 1. ใบพัด เป็นตัวรับพลังลมและเปล่ียนให้เป็นพลังงานกล ซ่ึงยึดติดกับชุดแกนหมุนและส่งแรง จากแกนหมนุ ไปยังเพลาแกนหมุน 2. เพลาแกนหมนุ ซ่งึ รบั แรงจากแกนหมุนใบพดั และสง่ ผ่านระบบกาลงั เพ่อื หมุนและปัน่ เคร่ือง กาเนิดไฟฟ้า 3. ห้องส่งกาลัง ซ่ึงเป็นระบบปรับเปลี่ยนและควบคุมความเร็วในการหมุน ระหว่างเพลาแกน หมุนกบั เพลาของเครอิ่ งกาเนดิ ไฟฟา้ 4. ห้องเคร่ือง ซึ่งมีขนาดใหญ่และมีความสาคัญต่อกังหันลม ใช้บรรจุระบบต่างๆ ของกังหันลม เชน่ ระบบเกยี ร์ เครอื่ งกาเนิดไฟฟา้ เบรก และระบบควบคุม 5. เคร่ืองกาเนิดไฟฟา้ ทาหน้าทีเ่ ปล่ยี นพลงั งานกลเป็นพลงั งานไฟฟ้า 6. ระบบควบคมุ ไฟฟ้า ซ่งึ ใชร้ ะบบคอมพวิ เตอร์เป็นตวั ควบคุมการทางาน และจา่ ยกระแสไฟฟ้า เขา้ สรู่ ะบบ 7. ระบบเบรค เป็นระบบกลไกเพ่ือใช้ควบคุมการหยุดหมุนของใบพัดและเพลาแกนหมุนของ กังหัน เม่ือได้รับความเร็วลม เกินความสามารถของกังหัน ท่ีจะรับได้ และในระหว่างการซ่อม บารุงรกั ษา 8 . แกนคอหมุนรบั ทิศทางลม เป็นตัวควบคุมการหมุนห้องเครอ่ื ง เพื่อให้ใบพัดรับทิศทางลมโดย ระบบอเิ ลคทรอนคิ ส์ ท่เี ชอ่ื มต่อให้มีความสมั พนั ธ์ กบั หางเสือรับทิศทางลมทอี่ ย่ดู า้ นบนของเคร่ือง

4 9 . เครื่องวัดความเร็วลมและทศิ ทางลม ซง่ึ เช่อื มต่อสายสัญญาณเข้าสรู่ ะบบคอมพิวเตอร์ เพอ่ื เป็นตัวชีขนาดของความเร็วและทิศทางของลม เพอื่ ทค่ี อมพิวเตอร์จะได้ควบคุมกลไกอ่ืนๆ ได้ถูกต้อง 10 . เสากังหันลม เปน็ ตัวแบกรับส่วนท่ีเป็นตัวเคร่อื งที่อย่ขู ้างบนกงั หันลมกบั การผลิตไฟฟ้าหลักการทางานของกังหันลมผลิตไฟฟ้านัน เม่ือมีลมพัดผ่านใบกังหัน พลังงานจลน์ที่เกิดจากลมจะ ทาให้ใบพัดของกังหันเกิดการหมนุ และได้เปน็ พลังงานกลออกมา พลงั งานกลจากแกนหมุนของกงั หนั ลมจะถูกเปลี่ยนรูปไปเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยเคร่ืองกาเนดิ ไฟฟ้าทเี่ ชอื่ มต่ออยู่กับแกนหมุนของกังหันลม จ่ายกระแสไฟฟ้าผ่านระบบควบคุมไฟฟ้า และจ่ายกระแสไฟฟ้าเขา้ สู่ระบบตอ่ ไป โดยปรมิ าณไฟฟา้ ทีผ่ ลิตได้จะขึนอยู่กับความเรว็ ของลม ความยาวของใบพัด และสถานที่ตดิ ตงั กังหนั ลม

5กงั หนั ลมกบั การใชง้ านเน่ืองจากความไม่สม่าเสมอของความเรว็ ลมที่แปรผนั ตามธรรมชาติ และความต้องการพลังงานท่ีสม่าเสมอเพ่ือให้เหมาะสมกบัการใช้งานแล้ว จะต้องมีตัวกักเก็บพลังงานและใช้แหล่งพลังงานอ่ืนท่ีเชื่อถือได้เป็นแหล่งสารอง หรือใช้ร่วมกับแหล่งพลังงานอื่น  ตั ว กั ก เ ก็ บ พ ลั ง ง า น มี อ ยู่ ห ล า ย ช นิ ด ส่ ว น ม า ก ขึ น อ ยู่ กั บ ง า น ที่ จ ะ ใ ช้ เชน่ ถา้ เปน็ กังหันเพ่ือผลิตไฟฟ้าขนาดเลก็ มักนิยมใชแ้ บตเตอรเ่ี ป็นตัวกักเกบ็ พลงั งาน  การใช้แหล่งพลังงานอื่นที่เป็นตัวหมุน ระบบนีปกติกังหันลมจะทาหน้าที่จ่ายพลังงานให้ ตลอดเวลาท่ีมคี วามเร็วลมเพียงพอ หากความเร็วลมต่าหรือลมสงบ แหล่งพลงั งานชนิดอ่ืนจะ ทาหน้าท่ีจ่ายพลังงานทดแทน (ระบบนีกังหันลมจ่ายพลังงานเป็นตัวหลักและแหล่งพลังงาน สว่ นอน่ื เปน็ แหลง่ สารอง  การใช้ร่วมกับแหล่งพลังงานอ่ืน อาจเป็นเคร่ืองจักรดีเซล หรือพลังงานนาจากเข่ือน ฯลฯ ระบบนปี กตจิ ะมีแหล่งพลังงานชนิดอืน่ จา่ ยพลงั งานอยู่กอ่ นแล้ว กงั หนั ลมจะช่วยจา่ ยพลงั งาน เม่ือมีความเร็วลมเพียงพอ ซึ่งในขณะเดียวกันก็จะลดการจ่ายพลังงานจากแหล่งพลังงานอื่น เ ช่ น ล ด ก า ร ใ ช้ น า มั น ดี เ ซ ล ข อ ง เ ค รื่ อ ง ย น ต์ ดี เ ซ ล (ระบบนี แหล่งพลังงานอ่ืนจ่ายพลังงานเป็นหลัก ส่วนกังหันลมทาหน้าท่ีคอยเสริมพลังงาน จากต้นพลงั งานหลัก) เทคโนโลยกี งั หนั ลม. ออนไลน์]. เข้าถงึ ได้จาก : http://www3.egat.co.th/re/egat_wind/wind_technology.htm (วันท่ีค้นขอ้ มลู : 18 กรกฎาคม 2560).