พลังงานลม เพื่อการผลิตไฟฟ้า

พลังงานลม เพื่อการผลิตไฟฟ้า

พลังงานลม ลมเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ เกิดจากการที่พื้นที่บนโลกได้รับความร้องจากด้วงอาทิตย์ไม่เท่ากัน บริเวณที่มีอุณหภูมิสูงกว่าอากาศจะร้อน มีความหนาแน่นน้อย เกิดการขยายตัวและลอยตัวสูงขึ้น ขณะเดียวกันอากาศในบริเวณที่เย็นกว่า มีความหนาแน่นกว่า หนักกว่าจะเคลื่อนเข้ามาแทนที่ทำให้เกิดการไหลของอากาศหรือที่เรียกกันทั่วไปว่า กระแสลมนั้นเอง มนุษย์เราได้ใช้ประโยชน์จากพลังงานลมมานานหลายพันปี ในการอำนวยความสะดวกสบายแก่ชีวิต เช่น การแล่นเรือใบขนส่งสินค้าไปได้ไกลๆ การหมุนกังหันวิตน้ำ การหมุนโม่หินบทเมล็ดพืชให้เป็นแป้ง ในปัจจุบันมนุษย์จึงได้ให้ความสำคัญและนำมาใช้ประโยชน์มากขึ้น โดยการนำมาใช้ผลิตเป็นพลังงานที่สะอาดไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อสภาพแวดล้อมและสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้อย่างไม่รู้จักหมดสิ้น

เทคโนโลยีกังหันลม กังหันลม เป็นอุปกรณ์ชนิดหนึ่งที่ใช้สกัดพลังงานจลน์ของกระแสลม และเปลี่ยนให้เป็นพลังงานกล  จากนั้นจึงนำพลังงานกลมาใช้ประโยชน์ เมื่อกระแสลมพัดผ่าน ใบกังหันจะเกิดการถ่ายทอดพลังงานจลน์ไปสู่ใบกังหัน ทำให้กังหันหมุนรอบแกน สามารถนำพลังงานจากการหมุนนี้ไปใช้งานได้

ชนิดของกังหันลม จำแนกตามลักษณะแนวแกนหมุนของกังหันจะได้ 2 แบบ คือ กังหันลมแบบแกนแนวตั้ง (Vertical Axis Wind Turbine) เป็นกังหันลมที่มีแกนหมุนและใบพัดตั้งฉนากกับการเคลื่อนที่ของลในแนวราบ ซึ่งทำให้สามารถรับลมในแนวราบได้ทุกทิศทาง กังหันลมแบบแกนแนวนอน (Horizontal Axis Wind Turbine) เป็นกังหันลมที่มีแกนหมุนขนานกับทิศทางลม โดยมีใบพักเป็นตัวตั้งฉากรับแรงลม มีอุปกรณ์ควบคุมกังหันให้หันไปตามทิศทางของกระแสลม เรียกว่า หางเสือ และมีอุปกรณ์ป้องกันกังหันลมชำรุดหรือเสียหายขณะเกิดลมพัดแรง เช่น ลมพายุ

ส่วนประกอบสำคัญๆ ของกังหันลมเพื่อใช้ผลิตไฟฟ้า ใบพัด เป็นตัวรับพลังงานลมและเปลี่ยนให้เป็นพลังงานกล ยึดติดกับชุดแกนหมุน และส่งแรงจากแกนหมุนไปยังเพลาแกนหมุน เพลาแกนหมุน รับแรงจากแกนหมุนของใบพัดและส่งผ่านระบบเกียร์ เพื่อปรับเปลี่ยนความเร็วหมุนและขับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ระบบเกียร์ เป็นระบบปรับเปลี่ยนและควบคุมความเร็วในการหมุน ระหว่างเพลาแกนหมุนกับเพลาของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ระบบเกียร์ เป็นระบบปรับเปลี่ยนและควบคุมความเร็วในการหมุน ระหว่างเพลาหมุนของกังหัน เมื่อได้รับความเร็วลมเกินความสามารถของกังหันที่จะรับได้ และในระหว่างการซ่อมบำรุงรักษา เครื่องกำเนิดไฟฟ้า จะทำให้หน้าที่เปลี่ยนพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า ระบบควบคุมไฟฟ้า ใช้ระบบคอมพิวเตอร์เป็นตัวควบคุมการทำงาน และจ่ายกระแสไฟฟ้าเข้าสู่ระบบ ห้องเครื่อง จะมีขนาดใหญ่แลชะมีความสำคัญต่อกังหันลม ใช้บรรจุระบบต่างๆ ของกังหันลม เช่น ระบบเกียร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ระบบเบรก และระบบควบคุม เครื่องวัดความเร็วลม เป็นตัวชี้ขนาดของความเร็วลม จะเชื่อมต่อสายสัญญาณเข้ากับระบบคอมพิวเตอร์ เครื่องวัดทิศทางลม เป็นตัวชี้ทิศทางของลม จะเชื่อมต่อสายสัญญาณเข้ากับระบบคอมพิวเตอร์ เพื่อที่คอมพิวเตอร์จะได้ควบคุมกลไกอื่นๆ ได้ถูกต้อง แกนคอหมุนรับทิศทางลม เป็นตัวควบคุมการหมุนของห้องเครื่องเพื่อให้ใบพัดรับทิศทางลม โดยระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่เชื่อมต่อให้มีความสัมพันธ์กับเครื่องวัดทิศทางลมที่อยู่ทางด้านบนของเครื่อง เสา เป็นตัวแบกรับส่วนที่เป็ฯตัวเครื่องที่อยู่ข้างบน และตั้งอยู่บนพื้นที่ที่ก่อสร้างอย่างถูกวิธีตามหลักวิศวกรรม

กังหันลมผลิตไฟฟ้าได้อย่างไร                 หลักการทำงานทั่วไปของกังหันลมผลิตไฟฟ้า เมื่อมีกระแสลมพัดมาปะทะกับใบพัดของกังหันลม กังหันลมจะทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานลมที่อยู่ในรูปแบบของพลังงานจลน์ไปเป็นพลังงานกล ใบพัดเกิดการหมุนแรงจากการหมุนของใบพัดนี้จะถูกส่งผ่านเพลาแกนหมุน ทำให้เฟืองขับเคลื่อนหรือเฟืองเกียร์ ที่ติดอยู่กับเพลาแกนหมุนๆ ตามไปด้วย เมื่อเฟืองขับเคลื่อนของกังหันลมเกิดการหมุน จะขับเคลื่อนให้เพลาแกนหมุนที่ต่อเชื่อมอยู่กับเครื่องกำเนินไฟฟ้าออกมา ปริมาณไฟฟ้าที่ผลิตได้จะขึ้นอยู่กับความเร็วของลม ความยายของใบพัด และสถานที่ที่ติดตั้งกังหันลม

กังหันลมผลิตไฟฟ้า                 กฟผ.ได้นำกังหันลมสำหรับใช้ผลิตไฟฟ้าติดตั้งอยู่ที่บริเวณแหลมพรหมเทพ จังหวัดภูเก็ต ใช้เป็นสถานที่ทดลองการผลิตไฟฟ้าจากกังหันลม มาตั้งแต่ปี พ.ศ.2526 โดยใช้ชื่อว่า “สถานีพลังงานทดแทนพรหมเทพ” ตั้งอยู่ทิศเหนือของแหลมพรหมเทพประมาณ 1 กิโลเมตร ซึ่งจุดดังกล่าวเป็นจุดที่ติดกับทะเล เป็นพื้นที่สูง ได้รับอิทธิพลจากลมมรสุมถึง 2 ช่วง คือ ลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือ มาจากทะเลอันดามัน และลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ เป็นตำแหน่งที่รับลมได้เกือบตลอดทั้งปี มีความเร็วลมเฉลี่ยตลอดปีประมาณ 5 เมตร ต่อวินาที

ระบบผลิตไฟฟ้าจากกังหันลมขนาดใหญ่ที่สุดของ กฟผ. บริเวณอ่างพักน้ำตอนบนเขื่อนลำตะคอง                 โรงไฟ้ฟ้ากังหันลมลำตะคอง เป็นหนึ่งในโครงการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียน ตามแผนพัฒนากำลังผลิตไฟฟ้าของประเทศไทย พ.ศ.2547-2558 (PDP 2004) ซึ่ง กฟผ.ได้รับอนุมัติจากคณะรัฐมนตรี เมื่อวันที่ 30 ตุลาคม 2550                 กฟผ.ได้ดำเนินโครงการระบบผลิตไฟฟ้าจากกังหันลม ขนาดกำลังผลิต 1.25 เมกะวัตต์ จำนวน 2 ชุด ที่บริเวณอ่างพักน้ำตอนบนของเขื่อนลำตะคอง ต.คลองไผ่ อ.สีคิ้ว จ.นครราชสีมา พบว่าที่บริเวณแห่งนี้มีศักยภาพพลังงานลมดีที่สุดแห่งหนึ่งของประเทศไทย มีลมพัดถึง 2 ช่วง คือ ช่วงฤดูลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือ และลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ มีความเร็วลมเฉลี่ยทั้งปีประมาณ 5-6 เมตรต่อวินาที ซึ่งสามารถนำมาผลิตไฟฟ้าได้

ขอบคุณข้อมูลจาก : นิตยสาร Green Technology & Innovation