Articles

เทคโนโลยีพลังงานลม
            ลม คือ การเคลื่อนที่ของอากาศ อันเนื่องมาจากการเกิดความแตกต่างของอุณหภูมิหรือความกดอากาศระหว่างแหล่งต่างๆ บนพื้นโลก ลมเป็นการเคลื่อนไหวของอากาศจากบริเวณที่มีความกดอากาศสูงไปสู่บริเวณที่มีความกดอากาศต่ำในแนวนอน โดยลมที่เกี่ยวข้องกับความเป็นอยู่ของคนเรานั้นคือ ลมระดับพื้นผิว ซึ่งแบ่งออกเป็นประเภทตามเหตุที่เกิดและบริเวณที่เกิดคือ ลมประจำฤดู ลมประจำเวลา และลมประจำถิ่น
ศักยภาพพลังงานลมของประเทศไทย
            ประเทศไทยมีศักยภาพพลังงานลมที่ประเมินได้ปริมาณ 1,600 เมกะวัตต์ ปัจจุบันได้มีการพัฒนามาใช้ประโยชน์เพื่อการผลิตไฟฟ้าประมาณ 1,043 กิโลวัตต์ บริเวณที่มีศักยภาพพลังงานลมสูงมากอยู่บริเวณเทือกเขาเพชรบูรณ์ตอนกลางและตอนบน ในขณะที่บริเวณที่มีศักยภาพพลังงานลมสูงจะอยู่บริเวณตะวันออกของภาคตะวันออกเฉียงเหนือ เทือกเขาเพชรบูรณ์ตอนล่างและรอบๆ ทะเลสาบสงขลา นอกจากนี้ยังพบว่ามีแหล่งศักยภาพพลังงานลมที่ดีอีกส่วนหนึ่งอยู่บริเวณเทือกเขาด้านทิศตะวันตกตั้งแต่ภาคใต้ตอนบนจรดภาค
เหนือตอนล่างในเขตจังหวัดเพชรบุรี กาญจนบุรี ตาก ซึ่งเกิดจากลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ระหว่างเดือนพฤษภาคมถึงกลางเดือนตุลาคม และยังมีแหล่งศักยภาพพลังงานลมที่ดีที่ได้รับอิทธิพลจากลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือและมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ อยู่ในบริเวณเทือกเขาในอุทยานแห่งชาติแก่งกรุง จังหวัดสุราษฎร์ธานี อุทยานแห่งชาติเขาหลวงและใต้ร่มเย็น จังหวัดนครศรีธรรมราช อุทยานแห่งชาติศรีพังงา จังหวัดพังงา และเขาพนมเบญจา จังหวัดกระบี่ ส่วนแหล่งที่มีศักยภาพพลังงานลมรองลงมาที่มีความเร็วลม 4.4 เมตร/วินาทีขึ้นไปที่ความสูงระดับ 50 เมตร พบว่าอยู่ในภาคใต้ตอนบนบริเวณอ่าวไทย ตั้งแต่จังหวัดเพชรบุรี ประจวบคีรีขันธ์ ชุมพรจรดจังหวัดสุราษฎร์ธานีและบริเวณเทือกเขาในภาคเหนือเช่นจังหวัดเชียงใหม่ ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ คือ จังหวัดเพชรบูรณ์และเลย เป็นต้น 
รูปแบบเทคโนโลยีพลังงานลม
กังหันลมเพื่อการผลิตไฟฟ้า      
       ลมเป็นพลังงานที่สามารถแปรเปลี่ยนพลังงานจากพลังงานจลน์ของกระแสลมเป็นพลังงานกลโดย “กังหันลม” เมื่อมีลมพัดผ่านใบกังหัน พลังงานจลน์ที่เกิดจากลมจะทำให้ใบพัดของกังหันเกิดการหมุนและได้เป็นพลังงานกลออกมา พลังงานกลจากแกนหมุนของกังหันลมจะถูกเปลี่ยนรูปไปเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเข้าสู่ระบบต่อไป โดยปริมาณไฟฟ้าที่ผลิตได้จะขึ้นอยู่กับความเร็วของลม ความยาวของใบพัดและสถานที่ตั้ง ปัจจุบันมีการนำมาใช้งานทั้งกังหันลมขนาดเล็กและขนาดใหญ่ สามารถแบ่งออกตามลักษณะการจัดวางแกนของใบพัดได้เป็น 2 รูปแบบ        
      กังหันลมแนวแกนนอน (Horizontal Axis Wind Turbine) เป็นกังหันลมที่มีแกนหมุนขนานกับทิศทางของลมโดยมีใบพัดเป็นตัวตั้งฉากรับแรงลม มีอุปกรณ์ควบคุมกังหันให้หันไปตามทิศทางของกระแสลม เรียกว่า หางเสือ และมีอุปกรณ์ป้องกันกังหันชำรุดเสียหายขณะเกิดลมพัดแรง เช่น ลมพายุและตั้งอยู่บนเสาที่แข็งแรง กังหันลมแบบแกนนอน ได้แก่ กังหันลมวินด์มิลล์ (Windmills) กังหันลมใบเสื่อลำแพน นิยมใช้กับเครื่องฉุดน้ำ กังหันลมแบบกงล้อจักรยาน กังหันลมสำหรับผลิตไฟฟ้าแบบพรอบเพลเลอร์ (Propeller)
      กังหันลมแนวแกนตั้ง (Vertical Axis Wind Turbine) เป็นกังหันลมที่มีแกนหมุนและใบพัดตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของลมในแนวราบทำให้สามารถรับลมได้ทุกทิศทาง กังหันลมแบบแกนตั้งมีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนพลังงานต่ำ มีข้อจำกัดในการขยายให้มีขนาดใหญ่และการยกชุดใบพัดเพื่อรับแรงลมปัจจุบันมีการใช้งานกังหันลมแบบนี้น้อยมาก

ส่วนประกอบของระบบกังหันลมสำหรับผลิตไฟฟ้า ส่วนประกอบสำคัญๆของระบบกังหันลมทั่วๆไปอาจแบ่งได้ดังนี้

 1) ใบพัด เป็นตัวรับพลังลมให้เปลี่ยนเป็นพลังงานกล ซึ่งยึดติดกับชุดแกนหมุนและส่งแรงจากแกนหมุนไปยังเพลาแกนหมุน ใบพัดกังหันนับว่าเป็นส่วนประกอบที่สำคัญที่สุด ซึ่งเป็นตัวทำให้เกิดพลังงานกลที่เพลาของกังหัน จำนวนใบกังหันอาจมีตั้งแต่หนึ่งถึงหลายสิบใบ กังหันที่มีจำนวนใบมากส่วนใหญ่จะใช้กับงานที่ต้องการแรงบิด (Torque) สูง แต่ในแบบจำลองเทคโนโลยีกังหันลมนี้ใช้กังหันที่มีจำนวนใบน้อย ซึ่งใช้กับงานที่ต้องการความเร็วรอบสูง
 2) เพลาแกนหมุน ทำหน้าที่รับแรงจากแกนหมุนใบพัดและส่งผ่านระบบกำลัง เพื่อหมุนและปั่นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
 3) ห้องส่งกำลัง เป็นระบบปรับเปลี่ยนและควบคุมความเร็วในการหมุน ระหว่างเพลาแกนหมุนกับเพลาของเคริ่องกำเนิดไฟฟ้า เป็นการส่งกำลังจากตัวกังหันเพื่อไปใช้งาน ต่อกับเพลาได้โดยตรงหรือผ่านระบบส่งกำลัง เช่น เฟือง สายพาน และไฮดรอลิก ซึ่งจะมีการทดสอบให้สอดคล้องกันระหว่างความเร็วรอบของแกนของกังหันกับการใช้งาน เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้า
4) ห้องเครื่อง มีขนาดใหญ่และมีความสำคัญต่อกังหันลม ใช้บรรจุระบบต่างๆ ของกังหันลม เช่น ระบบเกียร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า เบรก และระบบควบคุม
5) เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า
6) ระบบควบคุมไฟฟ้า เป็นตัวควบคุมการทำงานและจ่ายกระแสไฟฟ้าเข้าสู่ระบบ
7) ระบบเบรก เป็นระบบกลไกเพื่อใช้ควบคุมการหยุดหมุนของใบพัดและเพลาแกนหมุนของกังหัน เมื่อได้รับความเร็วลมเกินความสามารถของกังหันที่จะรับได้และในระหว่างการซ่อมบำรุงรักษา
8) แกนคอหมุนรับทิศทางลม เป็นตัวควบคุมการหมุนของห้องเครื่องเพื่อให้ใบพัดรับทิศทางลมโดยระบบอิเล็กทรอนิกส์ ที่เชื่อมต่อให้มีความสัมพันธ์กับหางเสือรับทิศทางลมที่อยู่ด้านบนของเครื่อง
9) เครื่องวัดความเร็วและทิศทางลม เชื่อมต่อสายสัญญาณเข้าสู่ระบบคอมพิวเตอร์ เพื่อเป็นตัวชี้ขนาดของความเร็วและทิศทางของลม เพื่อที่คอมพิวเตอร์จะได้ควบคุมกลไกอื่นๆได้ถูกต้อง
10) เสา หอคอย เป็นตัวแบกรับส่วนที่เป็นตัวเครื่องที่อยู่ข้างบน ทำหน้าที่ยึดตัวกังหันลมให้อยู่ในระดับสูงเพื่อรับกระแสลมได้มากขึ้นทุกทิศทาง หอคอยเป็นท่อตรงที่มีสายยึดหรือเป็นโครงสร้างเหล็กหรือโครงไม้ที่สามารถรับน้ำหนักและการสั่นสะเทือนเนื่องจากตัวกังหันได้

ระบบการติดตั้งกังหันลมเพื่อผลิตไฟฟ้า ระบบการติดตั้งกังหันลมเพื่อผลิตไฟฟ้าแบ่งออกเป็น 2 ชนิดคือ
        1) ระบบการติดตั้งใช้งานแบบเดี่ยว (Stand Alone System) เป็นระบบการติดตั้งกังหันลมเพื่อผลิตไฟฟ้า ที่สามารถนำกระแสไฟฟ้าที่ได้ไปใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้า เครื่องใช้ไฟฟ้าได้โดยตรง

        2. ระบบการติดตั้งใช้งานแบบเชื่อมต่อเข้าสู่ระบบสายส่ง (Grid Connected System) เป็นระบบการติดตั้งกังหันลมเพื่อผลิตไฟฟ้าที่เชื่อมต่อเข้าสู่ระบบสายส่ง โดยกระแสไฟฟ้าที่ได้จะผ่านเข้าสู่ระบบสายส่งก่อนที่จะส่งจ่ายไปสู่ผู้ใช้ไฟฟ้า

การเลือกใช้กังหันลม
        การเลือกใช้งานขนาดของกังหันลมเพื่อผลิตไฟฟ้า ขึ้นอยู่กับกำลังผลิตไฟฟ้า(capacity) เส้นผ่าศูนย์กลางใบพัด(rotor diameter) พื้นที่กวาดใบพัด(swept area) ประเภทของกังหันลม มีดังนี้
 
        1.1 กังหันลมขนาดจิ๋ว (micro wind turbine) มีขนาดกำลังผลิตไฟฟ้าน้อยกว่า 1.5 kW. เส้นผ่าศูนย์กลางใบพัดน้อยกว่า 3 เมตร พื้นที่กวาดใบพัดน้อยกว่า 7 ตร.ม. เหมาะสำหรับติดตั้งผลิตไฟฟ้าในพื้นที่ห่างไกลที่ต้องการภาระทางไฟฟ้าไม่มากนัก
 
        1.2 กังหันลมขนาดเล็ก (smail wind turbine) มีขนาดกำลังผลิตไฟฟ้าอยู่ระหว่าง 1.5-20 kW. เส้นผ่าศูนย์กลางใบพัด 3-10 เมตร พื้นที่กวาดใบพัด 7-80 ตร.ม. เหมาะสำหรับติดตั้งผลิตไฟฟ้าในพื้นที่ห่างไกลเพื่อจัดเก็บกระแสไฟฟ้าลงในแบตเตอรี่ และมีภาระทางไฟฟ้าไม่มากนัก 

       1.3 กังหันลมขนาดกลาง (medium wind turbine) มีขนาดกำลังผลิตไฟฟ้าอยู่ระหว่าง 20-200 kW. เส้นผ่าศูนย์กลางใบพัดระหว่าง 10-25 เมตร พื้นที่กวาดใบพัดระหว่าง 80-500 ตร.ม. เหมาะสำหรับติดตั้งผลิตไฟฟ้าในระบบผสมผสานกับการผลิตไฟฟ้าชนิดอื่น เช่น ระบบผสมผสานดีเซล-เซลล์แสงอาทิตย์-กังหันลม ระบบผสมผสานพลังน้ำ-เซลล์แสงอาทิตย์-กังหันลม เพื่อใช้ในระบบมินิกริดตามชุมชนห่างไกล 

       1.4 กังหันลมขนาดใหญ่ (large wind turbine) มีขนาดกำลังผลิตไฟฟ้าอยู่ระหว่าง 200-1,500 kW. เส้นผ่าศูนย์กลางใบพัดระหว่าง 25-70 เมตร พื้นที่กวาดใบพัดระหว่าง 500-3,850 ตร.ม. เหมาะสำหรับติดตั้งผลิตไฟฟ้าเป็นแบบทุ่งกันหันลมบนฝั่ง เพื่อเชื่อมต่อไฟฟ้าเข้ากับระบบสายส่ง(grid connection)
 
      1.5 กังหันลมขนาดใหญ่มาก (very large wind turbine) มีขนาดกำลังผลิตไฟฟ้ามากกว่า 1,500 kW. เส้นผ่าศูนย์กลางใบพัดมากกว่า 70 เมตร พื้นที่กวาดใบพัดมากกว่า 3,850 ตร.ม. เหมาะสำหรับติดตั้งผลิตไฟฟ้าเป็นแบบทุ่งกันหันลมบนฝั่งและนอกชายฝั่ง เพื่อเชื่อมต่อไฟฟ้าเข้ากับระบบสายส่ง

กังหันลมเพื่อสูบน้ำ
            กังหันลมเพื่อสูบน้ำเป็นกังหันลมที่รับพลังงานจลน์จากการเคลื่อนที่ของลมและเปลี่ยนให้เป็นพลังงานกลเพื่อใช้ในการชักหรือสูบน้ำจากที่ต่ำขึ้นที่สูงเพื่อใช้ในการเกษตร การทำนาเกลือ การอุปโภคและบริโภค ปัจจุบันมีใช้ด้วยกัน 2 แบบ คือ
·        แบบระหัดฉุดน้ำ
·        แบบสูบชัก

 

 

กังหันลมแบบระหัดฉุดน้ำ


      เป็นการใช้พลังงานลมเพื่อฉุดน้ำจากที่ต่ำมาใช้ในพื้นที่สูงในประเทศไทยนั้นได้มีการใช้มาเป็นเวลานานแล้วและยังใช้มาจนถึงปัจจุบัน พบเห็นได้จากการใช้กังหันลมฉุดน้ำเพื่อทำนาเกลือ กังหันลมระหัดฉุดน้ำเป็นการประดิษฐ์คิดค้นขึ้นด้วยภูมิปัญญาชาวบ้านในสมัยโบราณของไทยเพื่อใช้ในนาข้าว นาเกลือและนากุ้งกังหันลมระหัดฉุดน้ำใช้ความเร็วลมตั้งแต่ 2.5 เมตร/วินาที ขึ้นไปในการหมุนใบพัด หากมีลมแรงมากไปก็สามารถปรับม้วนใบเก็บให้เหลือสำหรับรับแรงลมเพียง 3 ใบ เพื่อให้มีความเหมาะสมกับการใช้งาน                 

ส่วนประกอบที่สำคัญของกังหันลมแบบระหัดฉุดน้ำ


1.   ส่วนของใบพัด ก้านใบทำจากไม้ยึดติดกับแกนหมุน ใบรับลมจำจากเสื่อลำแพนหรือผ้าใบ มีจำนวน 6 ใบ แกนหมุนตั้งในแนวนอนอยู่บนเสาไม้
2.   เสา ทำจากไม้ 2 ต้น ปักไว้เป็นคู่เพื่อรองรับแกนหมุน
3.   สายพานขับแกนเพลา ทำจากเชือกที่มีความเหนียวและทนต่อแรงเสียดสี
4.   แกนเพลา ทำจากเหล็กหรือไม้กลม วางบนเสาไม้คู่เหนือพื้นดิน
5.   รางน้ำและระหัด ทำจากไม้ ลักษณะเป็นรางตัว U หงายขึ้น

1.   ใบพัด ทำจากเหล็กกาวาไนท์หรือแผ่นสังกะสีอย่างดี ไม่เป็นสนิม ทนทานต่อกำลังลม ทำหน้าที่รัลแรงลมแล้วเปลี่ยนพลังงานจลน์จากลมเป็นพลังงานกลและส่งต่อไปยังเพลาประธาน
2.   ตัวเรือน ประกอบไปด้วยเพลาประธานหรือเพลาหลัก ทำด้วยเหล็กสแตนแลส มีความแข็ง เหนียว ทนต่อแรงบิดสูง ชุดตัวเรือนเพลาประธานเป็นตัวหมุนถ่ายแรงกลเข้าห้องเครื่อง ในห้องเครื่องจะเป็นชุดถ่ายแรงและเกียร์ที่เป็นแบบข้อเหวี่ยงหรือแบบเฟืองขับ ใช้น้ำมันเป็นตัวหล่อลื่นในห้องเครื่อง
3.   ชุดแพนหาง ประกอบไปด้วยใบแพนหางทำจากเหล็กแผ่น ทำหน้าที่บังคับตัวเรือนและใบพัด และโซ่ล็อคแพนหาง ซึ่งทำหน้าที่ล็อคแพนหางให้พับขนานกับใบพัดเมื่อได้รับแรงลมที่ความเร็วเกิน 8 เมตร/วินาที และส่ายหนีแรงปะทะของแรงลม
4.   โครงเสา ทำด้วยเหล็กประกอบโครงถัก กำหนดความสูงที่ 12-15 เมตร และมีแกนกลางเป็นตัวบังคับก้านชักให้ชักขึ้นลงในแนวดิ่ง
5.   ก้านชัก ทำด้วยเหล็กลมตัน รับแรงชักขึ้นลงในแนวดิ่งจากเฟืองขับในตัวเรือน เพื่อทำหน้าที่ปั๊มอัดกระบอกสูบน้ำและถูกบังคับให้ชักขึ้นลงได้ในแนวดิ่งด้วยตัวประคองก้านชักที่อยู่กึ่งกลางโครงเสาในแต่ละช่วง
6.   กระบอกสูบน้ำ ลูกสูบของกระบอกสูบน้ำ วัสดุส่วนใหญ่เป็นทองเหลืองหรือสแตนเลส มีความคงทนต่อกรดและด่างสามารถรับแรงดูดและแรงส่งได้สูง
7.   ท่อน้ำ ซึ่งจะประกอบไปด้วยท่อดูดขนาด 2 นิ้ว ต่อระหว่างปั๊มน้ำกับแหล่งน้ำที่จะสูงและติดฟุตวาล์วกันน้ำไหลกลับ ท่อส่งขนาด 1.5 นิ้ว ต่อระหว่างปั้มน้ำกับถังกักเก็บน้ำเพื่อส่งน้ำที่ดูดได้ไปไว้ที่ถังเก็บน้ำ

 
Copyrights © 2014 & All Rights Reserved by ENCOS Co.,Ltd.