พลังงานลม พลังงานลมยังเป็นพลังงานสะอาดหรือพลังงานทดแทนที่โลกสนใจและต้องการใช้เป็นแหล่งพลังงานทดแทน เพราะพลังงานลมสามารถเกิดขึ้นได้ตามธรรมชาติ พลังงานลมถูกสร้างขึ้นเนื่องจากอุณหภูมิ ความดัน และแรงหมุนของโลกที่แตกต่างกัน และไม่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเพราะไม่เคยหมด สิ่งเหล่านี้ยังกำหนดทิศทางและความเร็วลมด้วย
เนื่องจากพลังงานลมเกิดขึ้นตามธรรมชาติและเกิดขึ้นเป็นประจำ ด้วยเหตุนี้พลังงานประเภทนี้จึงถูกนำมาใช้ในหลากหลายรูปแบบ ตัวอย่างเช่น กังหันลมซึ่งแปลงพลังงานลมเป็นพลังงานกลเพื่อใช้บรรจุน้ำ การสีข้าว และการนวดแป้ง ก็เป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์เช่นกัน เช่นเดียวกับใบเรือด้วย การใช้พลังงานลมในการขับเคลื่อนเรือคืออะไร และในปัจจุบันนี้ผู้คนมีความสนใจในการใช้พลังงานลมซึ่งใช้กังหันลมเพื่อผลิตไฟฟ้า (กังหันลม) เยี่ยมยอดเพราะช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนและก๊าซเรือนกระจกจากการผลิตไฟฟ้าอีกด้วย
การผลิตกระแสไฟฟ้าด้วย พลังงานลม
พลังงานลม ก่อนที่พลังงานลมจะถูกนำมาใช้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานลม นี่เป็นการใช้พลังงานลมประเภทหนึ่งเช่นกัน เราจำเป็นต้องพึ่งพาเครื่องจักรอย่าง “กังหันลม” เพื่อแปลงพลังงานจลน์จากการเคลื่อนตัวของลมเป็นพลังงานกลก่อนนำไปใช้งานต่อไป เพื่อให้กังหันลมผลิตไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ ความเร็วลมที่เหมาะสมสำหรับการผลิตไฟฟ้าจะต้องมีความเร็วลมคงที่ตลอดทั้งปีที่ความสูง 50 เมตร หรือความเร็วลมเฉลี่ย 6.4 ถึง 7.0 เมตรต่อวินาทีหรือสูงกว่า นอกจากนี้เรามาดูกันว่ากังหันลมทำงานอย่างไร มีกี่ประเภท และมีส่วนประกอบอะไรบ้าง
เทคโนโลยีกังหันลม กังหันลมเป็นเครื่องจักรที่แปลงพลังงานจลน์จากการเคลื่อนที่ของลมและนำไปใช้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า เชื่อมต่อกับกังหันหรือไดนาโมเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ที่จริงแล้ว กังหันลมเป็นเครื่องมือที่มีมาตั้งแต่อียิปต์โบราณและยังคงใช้มาจนถึงทุกวันนี้ นำองค์ความรู้จากสาขาวิชาวิศวกรรมศาสตร์ต่างๆ มาประยุกต์ใช้ในการพัฒนากังหันลมที่สามารถใช้พลังงานลมให้เกิดประโยชน์สูงสุด
ส่วนประกอบของกังหันลมเพื่อผลิตไฟฟ้า
- ใบมีด (ใบมีด) – มีหน้าที่รับพลังงานจลน์จากการเคลื่อนที่ของลม หมุนแกนหมุนและส่งกำลังไปยังเพลาหลัก
- เพลาหมุน (เพลา) – มีสองตำแหน่ง:
- เพลาหลัก (เพลาหลักหรือเพลาความเร็วต่ำ) มีหน้าที่รับแรงจากเพลาใบพัด จากนั้นจึงส่งต่อไปยังห้องปรับลดเอาท์พุต
- เพลาหมุนขนาดเล็ก (เพลาหรือเพลาความเร็วสูง) มีบทบาทในการหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยรับแรงหมุนด้วยความเร็วสูงของห้องลดขนาด
- Gearbox – ทำหน้าที่ควบคุมและควบคุมความเร็วในการหมุนระหว่างเพลาสปินเดิลหลักและเพลาสปินเดิลขนาดเล็ก
- เครื่องกำเนิดไฟฟ้า (เครื่องกำเนิดไฟฟ้า) – ทำหน้าที่แปลงพลังงานกลที่ได้รับเป็นพลังงานไฟฟ้า
- ระบบเบรก – ทำหน้าที่เป็นระบบกลไกในการควบคุมและนำใบพัดและเพลาหมุนของกังหันลมหยุดนิ่ง เมื่อคุณต้องการหยุดการหมุนของกังหันลมหรือระหว่างการบำรุงรักษาพลังงานลม
- ระบบควบคุมไฟฟ้า (Controller System) – ทำหน้าที่เป็นระบบควบคุมการจ่ายไฟและการทำงานของระบบคอมพิวเตอร์
- Yaw Drive – ทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ในการหมุนห้องเครื่องยนต์เพื่อให้ใบพัดรับทิศทางลม เชื่อมต่อกับหางเสือที่รับทิศทางลมที่ด้านบนของตัวเครื่อง
- เครื่องวัดความเร็วลมและใบพัดแบบมีสาย – เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ของคุณเพื่อวัดความเร็วและทิศทางลม นี่เป็นเพียงชิ้นส่วนเดียวที่ติดตั้งไว้นอกห้องเครื่อง
- เสา (หอคอย) – ทำหน้าที่รองรับชุดเพลาใบพัดและห้องเครื่องยนต์ด้านบน
ศักยภาพพลังงานลมของภูมิอากาศประเทศไทย
มีหลายภูมิภาคในประเทศไทยที่ตั้งอยู่ในเขตเส้นศูนย์สูตร ส่งผลให้มีลม 3 ประเภทที่เกี่ยวข้องกับสภาพอากาศของประเทศไทย
- ลมประจำปี: ลมที่เกิดจากความกดอากาศเท่ากันตลอดทั้งปี บริเวณที่อากาศร้อนมากลอยขึ้นและมีมวลอากาศน้อย เรียกว่า บริเวณความกดอากาศต่ำ บริเวณที่อากาศเย็นจมลงและมีมวลอากาศมาก เรียกว่า บริเวณความกดอากาศสูง และอากาศที่ลอยอยู่ทำให้เกิดลม –
- มรสุม: ลมเรียกว่ามรสุมที่เกิดขึ้นเป็นบริเวณกว้างทุกปีและพัดเป็นเวลานานตลอดทั้งฤดูกาล มรสุมมีสองประเภท: มรสุมตะวันตกเฉียงใต้ และมรสุมฤดูร้อน มรสุมตะวันออกเฉียงเหนือหรือมรสุมฤดูหนาว
- ลมแบบเป็นคาบ: ลม เช่น ลมบก ลมทะเล ลมภูเขา และลมหุบเขา ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของความกดอากาศระหว่างสองพื้นที่ในช่วงเวลาสั้นๆ โดยเฉพาะในพื้นที่ชายฝั่งทะเลซึ่งได้รับอิทธิพลจากลมบกและลมทะเล แพงมากพลังงานลม
ประเทศไทยตั้งอยู่บนเส้นศูนย์สูตรโดยตรงจึงไม่ได้รับผลกระทบจากลมตลอดทั้งปีมากนัก อย่างไรก็ตามลมที่ส่งผลกระทบต่อประเทศไทยได้แก่มรสุมตะวันออกเฉียงเหนือด้วย พื้นที่ส่วนใหญ่ที่เกิดมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ซึ่งมีลมพัดไปในทิศทางเฉพาะเป็นเวลานานตลอดทั้งฤดูกาลและทุกปีจะตั้งอยู่ในพื้นที่สูงตอนกลางของประเทศและตามแนวชายฝั่ง ความเร็วลมเฉลี่ยประมาณ 5-7 เมตรต่อวินาที