พลังงานลม

posted on 11 Mar 2012 00:21 by gthreemfivesix directory Knowledge

 

 

 

พลังงานลม (Wind Energy)


http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5c/WEAs_in_Neuenkirchen.JPG

กังหันลมแห่งหนึ่งในเยอรมนี สำหรับเปลี่ยนพลังงานลมมาเป็นพลังงานไฟฟ้า
 

ลมเป็นพลังงานที่มนุษย์ใช้มากกว่า 2,000 ปี โดยการใช้กังหันลมหมุนเครื่องบดธัญพืชสูบน้ำและเครื่องจักรกลต่างๆ ลมเป็นพลังงานธรรมชาติที่สะอาด และไม่มีวันหมดสิ้นไปจากโลก มนุษย์ ได้ใช้ประโยชน์จากพลังงานลมในการอำนวย ความสะดวกสบายแก่ชีวิต และการศึกษาค้นคว้าเพื่อนพัฒนาการใช้ประโยชน์จากพลังงานลม

1. ความหมายของพลังงานลม (The definition of wind energy)

พลังงานลม (Wind Energy) หมายถึง พลังงานตามธรรมชาติที่เกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิ ความกดดันของบรรยากาศและแรงจากการหมุนของโลก สิ่งเหล่านี้เป็นปัจจัยที่ก่อให้เกิดความเร็วลมและกำลังลม และนำพลังงานจากลมมาใช้ประโยชน์มากขึ้น เนื่องจากพลังงานลมมีอยู่โดยทั่วไป ไม่ต้องซื้อหา เป็นพลังงานที่สะอาดไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อสภาพแวดล้อมและสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้อย่างไม่รู้จักหมดสิ้น 

2. การเกิดพลังงานลม (Development of wind energy)

http://www.siamrath.co.th/web/sites/default/files/u99/d0815s3-3.jpg

การนำพลังงานทดแทนอย่างพลังงานลมมาใช้ให้เกิดประโยชน์

การค้นพบและการพัฒนาการใช้ประโยชน์จากน้ำมัน ซึ่งเป็นพลังงานที่ใช้สะดวกและราคาถูก ส่งผลกระทบต่อการพัฒนาด้านพลังงานลมอย่างสูง กล่าวคือการพัฒนากังหันลมลดน้อยลงทั่วทุกภูมิภาคของโลกในช่วงที่น้ำมันราคายังต่ำอยู่ แต่หลังจากวิกฤติการณ์น้ำมันของโลกในปี พ.ศ.2516 ศูนย์วิจัยหลายแห่งทั่วโลกได้หันมาเร่งพัฒนาการใช้ประโยชน์จากพลังงานธรรมชาติ ซึ่งก็รวมทั้งการพัฒนาการใช้ประโยชน์จากพลังงานลมด้วย

3. ประวัติของพลังงานลม (History of wind power)

http://image.ohozaa.com/i/4b3/ZNGyp1.JPG

เรือใบของอียิปต์ที่เคลื่อนที่โดยพลังงานลม

มื่อ 3000 ปีก่อนคริสตกาล มนุษย์ใช้ประโยชน์จากลม เป็นครั้งแรกในการแล่นเรือใบของอียิปต์ ใบเรือจะรับแรงลมที่จะทำให้ดึงเรือแล่นไปได้ ต่อมาเมื่อ 2000 ปีก่อนคริสตกาล ค้นพบบันทึกเกี่ยวกับโรงสีข้าวพลังงานลม (windmills) โดยใช้ระบบเครื่องโม่ในแกนตั้ง ซึ่งเป็นเครื่องโม่แบบง่ายๆ นิยมใช้กันในพื้นที่ภูเขาสูงโดยชาวแอฟแกน (Afghan) เพื่อการสีเมล็ดข้าวเปลือกในช่วงศตวรรษที่ 7 ก่อนคริสต์กาล ส่วนโรงสีข้าวพลังงานลมแบบแกนหมุนแนวนอนพบครั้งแรกแถบเปอร์เซีย ทิเบตและ จีน ประมาณคริสต์ศักราชที่ 1000 โรงสีข้าวพลังงานลมชนิดแกนหมุนในแนวนอน ได้แพร่หลายไปจนถึงประเทศแถบเมดิเตอร์เรเนียนและประเทศยุโรปตอนกลาง โรงสีข้าวแบบแกนหมุนแนวนอนพบครั้งแรกในประเทศอังกฤษประมาณปี ค.ศ. 1150 พบในฝรั่งเศสปี ค.ศ. 1180 พบในเบลเยียมปี ค.ศ. 1190 พบในเยอรมันปี ค.ศ. 1222 และ พบในเดนมาร์กปี ค.ศ. 1259 การพัฒนาและแพร่หลายอย่างรวดเร็วของโรงสีข้าวแบบแกนหมุนแนวนอนมาจากอิทธิพลของนักรบครูเซด ซึ่งเป็นผู้นำความรู้เกี่ยวกับโรงสีข้าวพลังงานลมจากเปอร์เซียมาสู่หลายพื้นที่ของยุโรป

4. เทคโนโลยีกังหันลม(Wind turbine technology)

กังหันลมสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ 2 รูปแบบ คือ

1) กังหันลมเพื่อสูบน้ำ (Wind Turbine for Pumping)

http://4.bp.blogspot.com/-CDe98weMizM/Ti2BwL7QV9I/AAAAAAAAAFE/Dfr7k9RlynI/s1600/050.bmp

ภาพกังหันสูบน้ำในประเทศไทยเพื่อการเกษตร

เป็นกังหันลมที่รับพลังงานจลน์จากการเคลื่อนที่ของลมและเปลี่ยนให้เป็น พลังงานกล เพื่อใช้ในการชักหรือสูบน้ำจากที่ต่ำขึ้นที่สูงเพื่อใช้ในการเกษตร การทำนาเกลือ การอุปโภคและการบริโภค ปัจจุบันมีใช้อยู่ด้วยกัน 2 แบบ คือ แบบระหัด และ แบบสูบชัก

1.1) กังหันลมแบบระหัดฉุดน้ำของคนไทยโบราณ

http://www.picza.net/save/20120311vvIdvTEdvOvdllI233945_sv1/pic/2012_03_11-031-20120311vvIdvTEdvOvdllI233945.png

ภาพกังหันลมแบบระหัดฉุดน้ำ

กังหันลมแบบสูบชักเป็นกังหันลมชนิดหลายใบ ส่วนใหญ่ใช้ในการสูบน้ำจากบ่อ สระน้ำ หนองน้ำ และแหล่งน้ำอื่นๆ ที่มีความลึกไม่มากนัก เพื่อใช้อุปโภค ใช้ในทางการเกษตรและใช้ในฟาร์มเลี้ยงสัตว์ มีความสามารถในการยกหรือดูดน้ำได้ในระยะที่สูงกว่าแบบระหัด


 ส่วนประกอบที่สำคัญของกังหันลมแบบสูบชักเพื่อสูบน้ำ

http://www.picza.net/save/20120311vvIdvTEdvOvdllI68002_sv1/pic/2012_03_11-031-20120311vvIdvTEdvOvdllI68002.png

ส่วนประกอบของกังกันลมสูบน้ำ


1. ใบพัด ทำจากเหล็กกาวาไนท์หรือแผ่นสังกะสีชนิดหนาอย่างดี ไม่เป็นสนิมทนทานต่อกำลังลม ทำหน้าที่รับแรงลมแล้วเปลี่ยนพลังงานจลน์จากลมเป็นพลังงานกลและส่งต่อไปยังเพลาประธาน

2. ตัวเรือน ประกอบไปด้วยเพลาประธานหรือเพลาหลักทำด้วยเหล็กสแตนเลสที่มีความแข็งเหนียวทนต่อแรงบิดสูง 

3. ชุดแพนหาง ประกอบไปด้วยใบแพนหางทำจากเหล็กแผ่น ที่ทำหน้าที่บังคับตัวเรือนและใบพัดเพื่อให้หันรับแรงลมในแนวราบได้ทุกทิศทาง 

4. โครงเสา ทำด้วยเหล็กประกอบเป็นโครงถัก (Truss Structure) ความสูงของกังหันลมสูบน้ำ มีความสำคัญอย่างมากในการพิจารณาติดตั้งกังลม เพื่อให้สามารถรับลมได้ดี 

5. ก้านชัก ทำด้วยเหล็กกลมตัน รับแรงชักขึ้นลงในแนวดิ่งจากเฟืองขับในตัวเรือน เพื่อทำหน้าที่ปั้มอัดกระบอกสูบน้ำ และถูกบังคับให้ชักขึ้นลงได้ในแนวดิ่งด้วยตัวประคองก้านชัก

6. กระบอกสูบน้ำ ลูกสูบของกระบอกสูบน้ำวัสดุส่วนใหญ่เป็นทองเหลืองหรือสแตนเลส มีความคงทนต่อกรดและด่าง สามารถรับแรงดูดและแรงส่งได้สูง 

7. ท่อน้ำ ซึ่งจะประกอบไปด้วยท่อดูดขนาด 2 นิ้ว ต่อระหว่างปั้มน้ำกับแหล่งน้ำที่จะสูบและติดฟุตวาล์วกันน้ำไหลกลับ


 

2) กังหันลมเพื่อผลิตไฟฟ้า (Wind Turbine for Electric)

http://i280.photobucket.com/albums/kk168/PooPhaPhai/BP-13.jpg

ภาพกังหันลมผลิตไฟฟ้าที่เขื่อนลำตะคองในประเทศไทย

เป็นกังหันลมที่รับพลังงานจลน์จากการเคลื่อนที่ของลมและเปลี่ยนให้เป็น พลังงานกล จากนั้นนำพลังงานกลมาผลิตเป็นพลังงานไฟฟ้า 

2.1) กังหันลมขนาดเล็ก (Small Wind Turbine)

http://www.picza.net/save/20120311vvIdvTEdvOvdllI127806_sv1/pic/2012_03_11-031-20120311vvIdvTEdvOvdllI127806.png

กังหันลมผลิตไฟฟ้าขนาดเล็กจากมอเตอร์แอร์อินเวอเตอร์

มีขนาดกำลังผลิตไฟฟ้าอยู่ระหว่าง 1.5-20 kW. เส้นผ่าศูนย์กลางใบพัด 3-10 เมตร พื้นที่กวาดใบพัด 7-80 ตร.ม. เหมาะสำหรับติดตั้งผลิตไฟฟ้าในพื้นที่ห่างไกลเพื่อจัดเก็บกระแสไฟฟ้าลงในแบตเตอรี่ และมีภาระทางไฟฟ้าไม่มากนัก

2.2) กังหันลมขนาดใหญ่ (Large Wind Turbine)

http://www.picza.net/save/20120311vvIdvTEdvOvdllI96497_sv1/pic/2012_03_11-031-20120311vvIdvTEdvOvdllI96497.png

กังหันผลิตไฟฟ้าพลังลมขนาดใหญ๋สำหรับการทดสอบที่สถานที่บนบก, Rysumer Nacken ของเยอรมนี

มีขนาดกำลังผลิตไฟฟ้าอยู่ระหว่าง 200-1,500 kW. เส้นผ่าศูนย์กลางใบพัดระหว่าง 25-70 เมตร พื้นที่กวาดใบพัดระหว่าง 500-3,850 ตร.ม. เหมาะสำหรับติดตั้งผลิตไฟฟ้าเป็นแบบทุ่งกันหันลมบนฝั่ง เพื่อเชื่อมต่อไฟฟ้าเข้ากับระบบสายส่ง(grid connection)


5. รูปแบบเทคโนโลยีกังหันลม

http://www.picza.net/save/20120311vvIdvTEdvOvdllI11753_sv1/pic/2012_03_11-031-20120311vvIdvTEdvOvdllI11753.png

ภาพกังหันลมแต่ละแบบ

กังหันลมที่ได้มีการพัฒนากันขึ้นมานั้นจะมีลักษณะและรูปร่างแตกต่างกันออกไป แต่ถ้าจำแนกตามลักษณะแนวแกนหมุนของกังหันจะได้ 2 แบบ คือ

 1) กังหันลมแนวแกนนอน (Horizontal Axis Wind Turbine)

http://www2.egat.co.th/re/egat_wind/image_wind/win_03.gif

กังหันลมแบบแกนแนวนอน (แบบล้อจักรยาน) ที่บ้านอ่าวไผ่ อ.ศรีราชา จ.ชลบุรี

เป็นกังหันลมที่มีแกนหมุนขนานกับทิศทางของลมโดยมีใบพัดเป็นตัวตั้งฉากรับแรงลม มีอุปกรณ์ควบคุมกังหันให้หันไปตามทิศทางของกระแสลม เรียกว่า หางเสือ และมีอุปกรณ์ป้องกันกังหันชำรุดเสียหายขณะเกิดลมพัดแรง 

2) กังหันลมแนวแกนตั้ง (Vertical Axis Wind Turbine)