“กังหันลมผลิตไฟฟ้า” คืออะไร? ขั้นตอนการติดตั้ง กังหันลม ในบ้านทำอย่างไร?

อีกหนึ่งอุปกรณ์ที่หลาย ๆ คนอาจจะเคยเห็นมาบ้างอย่าง กังหันลม ที่เป็นอีกหนึ่งพลังงานสะอาด ผลิตไฟฟ้าที่ต้นทุนจะถูกกว่าโซลาร์เซลล์ ใช้ประโยชน์จาก พลังงานลม เพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้ามากขึ้น บทความนี้  KACHA จะพาไปรู้จักกับ กังหันลมผลิตไฟฟ้า ว่ามันคืออะไร? ประโยชน์ และข้อดี-ข้อเสีย เป็นอย่างไร?

กังหันลม คือ?

กังหันลม(Wind turbine) เป็นเครื่องจักรกลชนิดหนึ่ง ที่สามารถรับพลังงานจลน์จากการเคลื่อนที่ของลม ให้เป็นพลังงานกลได้ และนำพลังงานกลมาใช้ประโยชน์โดยตรง เช่น การบดสีเมล็ดพืช การสูบน้ำ หรือในปัจจุบันใช้ผลิตเป็นพลังงานไฟฟ้า

230619-Content-กังหันลมผลิตไฟฟ้ากังหันลม02

การพัฒนากังหันลมเพื่อใช้ประโยชน์ มีมาตั้งแต่ชนชาวอียิปต์โบราณ และมีความต่อเนื่องถึงปัจจุบัน โดยการออกแบบกังหันลม จะต้องอาศัยความรู้ทางด้านพลศาสตร์ของลม และหลักวิศวกรรมศาสตร์ในแขนงต่าง ๆ เพื่อให้ได้กำลังงาน พลังงาน และประสิทธิภาพสูงสุดด้วย

การทำงานของกังหันลมผลิตไฟฟ้า

กังหันลมผลิตไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ในการผลิตพลังงานทดแทน ช่วยประหยัดพลังงานเสมือนกับแผงโซล่าเซลล์ กังหันลมมีหลักการที่เหมือนกับพัดลม โดยพัดลมต้องใช้ไฟฟ้า เพื่อให้หมุนทำงาน แต่สำหรับกังหันลมผลิตไฟฟ้า จะใช้ลมเป็นตัวทำให้กังหันลมหมุน เพื่อผลิตไฟฟ้าออกมา เมื่อกังหันลมหมุน จะทำให้โรเตอร์ (rotor) ด้านใน ที่ประกอบด้วย ขดลวด หมุนตัดผ่านสนามแม่เหล็กไฟฟ้า จนเหนี่ยวนำเกิดเป็นกระแสไฟฟ้าออกมาได้นั่นเอง

ชนิดของกังหันลมผลิตไฟฟ้า

กังหันลมผลิตไฟฟ้านั้น สามารถแบ่งได้เป็น 2 ชนิดหลัก คือ

  • กังหันลมผลิตไฟฟ้าแกนแนวนอน

กังหันลมแนวนอน (Horizontal Axis Wind Turbine) คือ กังหันลมที่มีแกนหมุนขนานกับทิศทางของลม โดยมีใบพัดเป็นตัวตั้งฉากรับแรงลม มีอุปกรณ์ควบคุมกังหันให้หันไปตามทิศทางของกระแสลม เรียกว่า หางเสือ มีอุปกรณ์ป้องกันกังหันชำรุดเสียหายขณะเกิดลมพัดแรง และตั้งอยู่บนเสาที่แข็งแรง เช่น กังหันลมวินด์มิลล์ (Windmills)

230619-Content-กังหันลมผลิตไฟฟ้ากังหันลม03

(ภาพจาก bestsolar.in.th)

  • กังหันลมผลิตไฟฟ้าแกนแนวตั้ง

กังหันลมแนวนอน (Vertical Axis Wind Turbine) คือ กังหันลมที่มีแกนหมุน และใบพัดตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของลมในแนวราบ สามารถรับลมในแนวราบได้ทุกทิศทาง ไม่ว่าลมจะเข้ามาทิศไหน ก็ยังหมุนได้โดยไม่ต้องมีอุปกรณ์ควบคุมให้กังหันหันหน้าเข้าหาลม สามารถวางเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และระบบการส่งกำลังไว้ใกล้พื้นดินได้มากกว่าแบบแกนนอน บำรุงรักษาได้ง่ายกว่ากังหันลมแบบแกนนอนที่ติดอยู่บนหอคอยสูงด้วย

หลักการพิจารณาบริเวณติดตั้งกังกันลมผลิตไฟฟ้า เป็นอย่างไร?

อีหนึ่งขั้นตอนสำคัญในการพิจารณาเลือกใช้กังหันลมผลิตไฟฟ้า ถ้าในบริเวณพื้นที่ต้องการติดตั้ง มีความเร็วลมต่ำ มีตึกสูงหนาแน่น หรือมีลมกระโชกแรง อาจจะไม่ใช้ทางเลือกที่ดีที่สุดในการติดตั้ง การติดตั้งกังหันลมผลิตไฟฟ้า จำเป็นต้องใช้ความเร็วลมอย่างน้อย 2.5-3 เมตร/วินาที ส่วนความเร็วลมมาตราฐานที่เหมาะสม คือ 12 เมตร/วินาที พื้นที่เหมาะสมในประเทศไทย คือ พื้นที่ใกล้เคียงแม่น้ำ พื้นที่โล่งในสวนสาธารณะ พื้นที่โรงแรมหรือรีสอร์ตบริเวณภูเขา เป็นต้น

ค่าคุณสมบัติในการเลือกซื้อกังหันลมผลิตไฟฟ้า ที่ต้องพิจารณา คือ

  • อัตราพลังงานไฟฟ้าที่ผลิต (Rate Power)
  • ความต่างศักย์ไฟฟ้า (Norminal Voltage)
  • ความเร็วเริ่มทำงาน (Starting wind speed)
  • ความเร็วยกเลิกทำงาน (Cut-in speed)
  • ความเร็วลมที่เหมาะสม (Rated wind speed)

ขั้นตอนการติดตั้งกังหันลมผลิตไฟฟ้า

  • เลือกสถานที่ในการติดตั้ง

ควรติดตั้งบนที่ราบ หรือที่สูง และอยู่ห่างจากสิ่งต่าง ๆ ที่กีดขวางหรือบังทิศทางลม เช่น สิ่งก่อสร้างหรือต้นไม้ เพื่อกังหันลมสามารถรับกระแสลมได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด พื้นดินในบริเวณที่ทำการติดตั้งควรมั่นคง และไม่เป็นบริเวณที่น้ำท่วมถึง น้ำไม่สามารถไหลพัดพาหน้าดินไปได้โดยง่าย หากมีความจําเป็นควรเทคอนกรีตในบริเวณฐานของเสากังหันลมและจุดที่ใช้ในการจับยึดสลิงทุกจุด

ตําแหน่งของกังหันลม และชุดควบคุมพลังงานไฟฟ้าควรจะอยู่ใกล้กันมากที่สดุ เพื่อลดการสญเสียของพลังงานไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในสายส่ง หากจำเป็นอาจควรเลือกใช้สายไฟฟ้าที่มีขนาดใหญ่กว่ามาตรฐาน เพื่อลดการสูญเสียของพลังงานไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในสายส่งให้น้อยที่สุด

  • เตรียมสถานที่ในการติดตั้ง

กําหนดตำแหน่งจุดยึดสลิง โดยการรางรัศมีวงกลมบนพื้นตามคําแนะนำ ตอกเหล็กฉากจับ ยึด สําหรับกังหันลมขนาดเล็ก และสร้างฐานคอนกรีตเพื่อฝังสมอบก สําหรับกังหันลมขนาดใหญ่

  • เตรียมฐานคอนกรีต และติดตั้งแผ่นเหล็กฐานเสากังหันลม

ตามตําแหน่งที่กำหนดไว้ และการติดตั้งแผ่นเหล็กฐานเสากังหันลม และสมอบก สําหรับจับยึดสลิงทํามุม 60-80 องศากับพื้นราบ

  • ติดตั้งเสากังหันลมบนแผ่นเหล็กฐาน และใบพัด

การประกอบใบพัดกังหันลม เข้ากับเครื่องกําเนิดไฟฟ้า เป็นขั้นตอนที่สำคัญมาก ดังนั้น การเลือกใช้กังหันลมผลิตไฟฟ้า ควรเลือกให้เหมาะกับความเร็วของลมในแต่ละพื้นที่ หากเลือกใช้กังหันลมความเร็วลมสูง ไปใช้ในพื้นที่ความเร็วลมต่ำ กําลังไฟฟ้าที่ได้ก็จะน้อยกว่าที่ควรจะเป็น

หากเลือกใช้กังหันลมความเร็วลมต่ำ ในพื้นที่มีความเร็วลมสูง กังหันลมจะหมุนรอบสูง และทำงานหนักเกินไป การสึกหรอจะเกิดขึ้นมากกว่าปกติ ดังนั้น ในกรณีที่เลือกใช้กังหันลม ความเร็วลมต่ำ หากความเร็วลมสูงเกินกว่า 16 m/s ควรจะพับเก็บ หรือวางกังหันลมนอนในแนวราบ หากใช้กังหันลมความเร็วลมต่ำ ในพื้นที่ที่มีความเร็วลมสูงมากเกินไป อาจทําให้ใบพัดของกังหันลม แตกหักได้ง่าย

  • ตั้งเสากังหันลม

  1. วางกังหันลมบนอุปกรณ์ค้ำยึดชั่วคราว ยึดสลิง 3 เส้น หรือ2 เส้น กรณีกังหันลมขนาดเล็ก)
  2. จับยึดปลายสลิง 3 เส้น หรือ2 เส้นกรณีกังหนลมขนาดเล็ก กับจุดยึดสลิงให้แน่น
  3. ดึงปลายสลิงด้านที่เหลือผ่าน ไม้ค้ำยัน หรือเหล็กค้ำยันช่วยแรง ซึ่งควรมีความยาวมากกว่าครึ่งหนึ่งของความสูงของเสากังหันลม
  4. ดึงสลิงเพื่อตั้งเสากังหันลมขึ้น โดยเครื่องทุ่นแรง หรือรอก
  5. ตรวจเช็ค และปรับแต่งเสากังหันลมให้ได้ฉากกับระดับน้ำ ก่อนยึดให้แน่นทุก ๆ ด้าน

  • การเชื่อมต่อระบบไฟฟ้า

ควรระวังตรวจสอบขั้วบวก (สีแดง) ขั้วลบ (สีดำ) ก่อนการเชื่อมต่อทุกครั้ง การต่อผิด อาจทำอุปกรณ์เสียหายได้

230619-Content-กังหันลมผลิตไฟฟ้ากังหันลม04

ประโยชน์กังหันลมผลิตไฟฟ้า

  • กังหันลมผลิตไฟฟ้าใช้ต่อตรงกับอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ เช่น ปั๊มน้ำ พัดลมระบายอากาศ ซึ่งระบบนี้จะผลิตไฟฟ้าได้ก็ต่อเมื่อกังหันลมหมุนทำงานเท่านั้น
  • กังหันลมผลิตไฟฟ้าร่วมกับแผงโซล่าเซลล์ สามารถติดตั้งร่วมกับแผงโซล่าเซลล์เพื่อใช้ในการผลิตไฟฟ้าได้  เช่น โคมไฟถนน
  • กังหันลมผลิตไฟฟ้าร่วมกับแบตเตอรี่ สามารถผลิตไฟฟ้าเพื่อใช้ในเวลากลางคืน ตั้งเวลาทำงาน หรือต้องการไฟฟ้าในยามฉุกเฉิน

ข้อดี-ข้อเสียของ กังหันลมผลิตไฟฟ้า

ข้อดี

  • พลังงานลม ไม่มีค่าใช้จ่ายในด้านการจัดหาพลังงาน
  • ไม่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
  • หากตั้งอยู่ในพื้นที่ที่มีศักยภาพ สามารถป้อนกระแสไฟฟ้าให้กับชุมชนได้โดยตรง โดยไม่ต้องเสียค่าเดินสายไฟฟ้าจากแหล่งผลิต

ข้อเสีย

  • ผลต่อทัศนียภาพ เนื่องจากต้องใช้กังหันขนาดใหญ่ อาจบดบังส่วนต่าง ๆ ของพื้นที่ได้
  • เกิดมลภาวะทางเสียง เมื่อใบพัดขนาดใหญ่ทำงาน จะเกิดเสียงดังมากรบกวนผู้อยู่ใกล้เคียง
  • รบกวนคลื่นวิทยุ เพราะใบพัดส่วนใหญ่ ทำจากโลหะ เมื่อหมุนทำให้เกิดการรบกวนคลื่นวิทยุ และโทรทัศน์ในระยะ 1-2  กิโลเมตร
  • กระทบต่อระบบนิเวศ เมื่อติดตั้งกังหันลมขนาดใหญ่ อาจทำให้สิ่งมีชีวิตใกล้เคียงอพยพไปอยู่ที่อื่น
  • ไม่สามารถควบคุมความสม่ำเสมอของพลังงานได้

จบไปแล้วกับสาระดี ๆ เกี่ยวกับกังหันลมผลิตไฟฟ้า ที่เรานำมาฝากกัน หวังว่าคงมีประโยชน์กับผู้อ่านไม่มากก็น้อย อย่างไรก็ตาม หากบ้านไหนอยากเลือกมาติดตั้ง ก็อย่าลืมศึกษาหาข้อมูลให้ดี ๆ ก่อนด้วยนะจ๊ะ ติดตามบทความสาระดี ๆ ได้ใหม่ครั้งหน้าจ้า

บทความดี ๆ น่าอ่าน:

● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

KACHA ผู้จัดจำหน่าย เครื่องมือช่างราคาถูก และอุปกรณ์เสริม สำหรับช่างมืออาชีพ ราคาที่คุณจับต้องได้ รับรองสินค้าคุณภาพ บริการหลังการขายที่ประทับใจอย่างแน่นอน!!

เลือกดูสินค้าจาก KACHA คลิกเลย

อ้างอิงข้อมูลจาก freethailand.com, bestsolar.in.th, mmthailand.com