สถิติผู้เข้าชมเว็บตั้ง 23 พฤศจิกายน  2553
real time web stats
พลังงานทดแทนกังหันลม

พลังงานทดแทนกังหันลม

 

 สำนักงานพลังงานจังหวัดสงขลา กระทรวงพลังงาน ร่วมกับ กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน (พพ.) ได้ติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบต่อเข้าระบบจำหน่าย เพื่อส่งเสริม สนับสนุนการใช้พลังงานทดแทนและส่งเสริมการอนุรักษ์พลังงานในพื้นที่จังหวัดสงขลา เพื่อเผยแพร่ความรู้ในการประยุกต์ใช้งานพลังงานแสงอาทิตย์แก่นักเรียน นักศึกษา และผู้ที่สนใจทั่วไป

 

ลักษณะระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์

ระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบต่อเข้าระบบจำหน่ายไฟฟ้าแรงต่ำ ประกอบด้วยชุดแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ทำหน้าที่ผลิตไฟฟ้ากระแสตรงเมื่อได้รับพลังงานแสงอาทิตย์ และจ่ายกระแสไฟฟ้าเข้าอินเวอร์เตอร์ชนิด Grid connected inverter เมื่ออินเวอร์เตอร์ได้รับสัญญาณไฟฟ้าจากระบบจำหน่ายแรงต่ำจะทำงานเปลี่ยนไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ 1Phase 220 V 50 Hz เข้าระบบจำหน่ายแรงต่ำ และจะหยุดจ่ายกระแสไฟฟ้าทันที เมื่อระบบจำหน่ายแรงต่ำไม่มีสัญญาณไฟฟ้า

 

 

กังหันลมผลิตไฟฟ้า

กังหันลม คือ ชุดเครื่องจักรกลอย่างหนึ่งที่สามารถเปลี่ยนพลังงานจลน์จากการเคลื่อนที่ของลมให้เป็นพลังงานกล และนำพลังงานกลมาใช้กับระบบผลิตไฟฟ้าได้ โดยทั่วไปกังหันลมแบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด ตามแกนหมุนของกังหันลม ได้แก่ กังหันลมแกนหมุนแนวตั้ง (Vertical Axis Wind Turbine) และกังหันลมแกนหมุนแนวนอน (Horizontal Axis Wind Turbine) ซึ่งทั้งสองชนิดจะประกอบไปด้วยอุปกรณ์ในการทำงานผลิตไฟฟ้าที่คล้ายกัน เช่น ชุดใบพัด ชุดห้องเกียร์ทดกำลัง ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และชุดเสา จะมีความแตกต่างกันตรงการวางชุดแกนหมุนใบพัด

ปัจจุบัน มีการพัฒนากังหันลมชนิดแกนหมุนแนวตั้งที่มีขนาดเล็กและขนาดใหญ่เพื่อใช้งาน แต่ย้ังไม่ได้รับการพัฒนาให้มีการใช้งานแพร่หลายและมีใช้งานน้อยมาก โดยไม่ค่อยได้รับความนิยมและแพร่หลายในเชิงพาณิชย์ มีการใช้งานอยู่ประมาณร้อยละ 5 ของกังหันลมที่มีใช้งานในปัจจุบัน จากเหตุผลดังกล่าว โดยทั่วไปผู้ใช้งานจะพิจารณาที่จะติดตั้งกังหันลมหมุนแนวนอน (Horizontal Axis Wind Turbine) เป็นกังหันลมที่มีแกนหมุนขนานกับพื้นราบหรือขนานกับทิศทางการเคลื่อนที่ของลมนั้นเอง โดยมีใบพัดยึดติดและตั้งฉากกับแกนหมุน ทำหน้าที่รับแรงลมที่เคลื่อนตัวมากระทบทำให้เกิดการหมุนของใบ (Blade) ปัจจุบันกังหันลมผลิตไฟฟ้าแบบสามใบพัดแกนหมุนแนวนอนมีการพัฒนาอย่างรวดเร็วและต่อเนื่อง ได้รับความนิยมในการใช้งานและแพร่หลายในเชิงพาณิชย์ และมีการใช้งานมากถึงร้อยละ 80 ของกังหันลมที่มีใช้งานในปัจจุบัน

 

  กังหันลมแกนหมุนแนวนอนชนิด ๓ ใบพัด

ส่วนประกอบของกังหันลมผลิตไฟฟ้า (ชนิดแกนหมุนแนวนอน) องค์ประกอบที่ประกอบขึ้นเป็นกังหันลมที่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ในหนึ่งชุด จะประกอบไปด้วย องค์ประกอบหลักใหญ่ๆ ได้แก่

  • แกนหมุนใบพัด (Rotor blade) ซึ่งเป็นส่วนแรกของกังหันลมผลิตไฟฟ้าที่ทำหน้าที่รับหรือปะทะกับแรงลม โดยจะเป็นตัวยึดใบ
  • ใบพัด (Blade)  ซึ่งยึดติดกับแกนหมุน (Rotor Hub) ทำหน้าที่รับพลังงานจลน์ (Kinetic Energy) จากการเคลื่อนที่ของลม และหมุนแกนหมุนเพื่อส่งถ่ายกำลังไปยังเพลาแกนหมุนหลัก มีรูปทรงคล้ายกับปีกของเครื่องบิน ถูกออกแบบโดยใช้หลักการทางพลศาสตร์ของอากาศ ขึ้นรูปด้วยแบบ (Mold) ประกอบด้วย แกนโครงร่างเพื่อความแข็งแรง ด้านนอกปิดทับขึ้นรูปที่ทำจากใฟเบอร์กลาส เพื่อให้มีน้ำหนักเบาพอเหมาะและเหนียว ทนทานรับกับแรงลมได้ดี กังหันลมอาจมีใบพัดตั้งแต่จำนวนหนึ่งใบพัดถึงหลายใบพัด ขนาด 3 ใบพัดจัดว่าดีที่สุดในการกวาดรับแรงลมและนิยมใช้กันแพร่หลายมากที่สุดในขณะนี้
  • แกนคอหมุน (Yaw)  ระบบแกนคอหมุนเพื่อส่ายหาทิศทางลม ซึ่งแกนคอหมุนรับทิศทางลมเป็นตัวขับเคลื่อนหมุนแกนหมุนใบพัด เพื่อให้ใบพัดรับแรงลมตามทิศทางการเคลื่อนที่ของลม ควบคุมการหมุนโดยระบบกลไกทางแมคคานิค ที่มีความสัมพันธ์กับหางเสือรับทิศทางลมที่อยู่ด้านท้ายของชุดกังหันลม
  • เครื่องกำเนิดไฟฟ้า (Generator) ทำหน้าที่แปลงพลังงานกลที่ได้รับเป็นพลังงานไฟฟ้า มีใช้ 2 ประเภทหลักๆ  คือ 

1. Synchronous Generator ซึ่งเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่หมุนด้วยความเร็วคงที่ คือ ความเร็ว Synchronous Speed (50 Hz) พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้จะมีความถี่และแรงดันไฟฟ้าเท่ากับความถี่และแรงดันไฟฟ้าของระบบสายส่ง

2. Induction Generator เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีโครงสร้างเหมือนกับ Induction Motor โดยป้อนไฟฟ้ากระแสสลับเข้าที่ชุดสเตเตอร์ทำให้เกิดฟลักซ์เป็นขั้วแม่เหล็กหมุนตามสภาวะ กระแสสลับจะไปเหนี่ยวนำยังแกนโรเตอร์ให้หมุนตามในตอนเริ่มต้นและเมื่อมีแรงมาขับโรเตอร์ให้หมุนเกินกว่า Synchronous Speed จะเกิดการเหนี่ยวนำย้อนกลับ ทำให้เิกิดกระแสไหลออกจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจ่ายย้อนกลับเ้ข้าระบบสายส่ง

  • หางกังหัน  เป็นส่วนทีี่จะตรวจสอบทิศทางของลม เมื่อลมมาปะทะส่วนหางก็จะทำให้กังหันลมหันหน้าของด้านใบไปยังด้านที่กระแสลมมาทิศทางนั้นๆ
  • ระบบควบคุมไฟฟ้า (Controller System) เป็นระบบควบคุมการทำงานและการจ่ายกระแสไฟฟ้าออกสู่ระบบ ซึ่งใช้การควบคุมการทำงานด้วยระบบไมโครคอนโทรเลอร์
  • เสา (Tower)  ปัจจุบันมีใช้งาน 2 แบบ ได้แก่ แบบเสากลมกลวง (Tubular Steel Tower) และแบบเสาโครงถัก (Lattice Tower) ซึ่งทำจากเหล็กกล้า SS400 ผ่านขั้นตอนการป้องกันการเิกิดสนิมด้วยการชุบสังกะสีชนิดจุ่มร้อนหรือที่เรียกว่า ฮอทดิป กัลวาไนซ์ (Hot-dip Galvanized) โดยในปัจจุบันนิยมใช้เป็นแบบเสากลมกลวงมากกว่าแบบเสาโครงถัก เนื่องจากการมองเห็นมีผลต่อสิ่งแวดล้อมด้านภูมิทัศน์  ความสูงของเสามีความแตกต่างกันขึ้นอยู่กับระยะความสูงในการรับแรงลม ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางใบพัดและขนาดของกังหันลม

  

 

ความสามารถในการทำงาน (Operational data) ซึ่งการทำงานของกังหันลมจะเกี่ยวข้องและมีความสัมพันธ์กับความเร็วลมในการทำงาน ได้แก่ ความเร็วลมที่กังหันลมเริ่มหมุนทำงาน (Cut-in wind speed) ความเร็วลมที่ทำให้กังหันลมผลิตไฟฟ้าได้เต็มกำลังการผลิต (Nominal wind speed หรือ Rated wind speed) ความเร็วลมที่มีมากเกินความต้องการของกังหันลมทำให้กังหันลมหยุดการทำงาน (Cut-out wind speed) ความเร็วลมสูงสุดที่กังหันลมสามารถรับได้ (Survival wind speed) ทุกรายละเอียดมีความสำคัญในการพิจารณาที่ต้องให้มีความเหมาะสมสัมพันธ์กันกับความเร็วลมในพื้นที่นั้นๆ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

การนำกังหันลมผลิตไฟฟ้าไปใช้งานด้านต่างๆ

กังหันลมผลิตไฟฟ้าสามารถนำไปประยุกต์ใช้งานได้หลายประเภท  ดังนี้

1. การนำกังหันลมผลิตไฟฟ้าไปใช้งานเพื่อไฟฟ้าแสงสว่าง และไฟฟ้าใช้งานทั่วไป

กังหันลมผลิตไฟฟ้าสามารถนำมาใช้ในการผลิตและเก็บกระแสไฟฟ้าเพื่อใช้งานในด้านแสงสว่างและไฟฟ้าใช้งานทั่วไป ทั้งในพื้นที่ห่างไกลสายส่ง หรือพื้นที่ทั่วไปที่เป็นพื้นที่โล่ง 

ในการใช้งานนี้ กังหันลมผลิตไฟฟ้าจะผลิตกระแสไฟฟ้าตามขนาดของรุ่นซึ่งเหมาะกับการใช้งานรุ่นเล็ก คือ ขนาด 400 - 1000 วัตต์ แล้วนำมาเก็บไว้ใน Battery จากนั้นจะป้อนไปสู่อุปกรณ์ที่ต้องการจะใช้งาน โดยอาจจะจ่ายตรงไปยังอุปกรณ์ที่ใช้กระแสไฟฟ้าเป็นกระแสตรง (DC) หรืออาจจะใช้อุปกรณ์อินเวอเตอร์ เปลี่ยนกระแสไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ที่เป็นกระแสตรงมาเป็นกระแสสลับ (AC) เพื่อใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าทั่วไปได้

2. การนำกังหันลมผลิตไฟฟ้าไปใช้ในการบำบัดน้ำเสีย 

3. การนำกังหันลมผลิตไฟฟ้าไปใช้ในการสูบน้ำขึ้นที่สูง

4. การนำกังหันลมผลิตไฟฟ้าเพื่อป้อนเข้าสายส่ง

5. การนำกังหันลมผลิตไฟฟ้าเพื่อผลิตไฟฟ้าใช้งานในหมู่บ้านที่ห่างไกลสายส่งในลักษณะการผลิตร่วม

6. การนำกังหันลมผลิตไฟฟ้าเพื่อป้อนเข้าสายส่งในลักษณะฟาร์มกังหันลม