การพัฒนาระบบผลิตไฟฟ้าจากลมความเร็วต่ำ
Development of a Low Wind Speed Generation System


คุณอุสาห์ บุญบำรุง  (หัวหน้าโครงการ)
Usa Boonbumrung.
คุณอรุณ อินทสะระ
Arun Intrasara.
คุณดอกรัก ผ่องฉวี
Dokrak Pongchawee.
คุณศิวกร คำศรี
Siwagon Kumsri
สถาบันพัฒนาและฝึกอบรมโรงงานต้นแบบ

ความสำคัญและที่มาของการวิจัย

ในปัจจุบันประเทศไทยมีความต้องการพลังงานไฟฟ้ารวมทั้งประเทศประมาณ 220 MkWh/day ซึ่งมีค่าเทียบเท่ากับการเผาน้ำมัน 63 ล้าน Litre และมีแนวโน้มว่าภายในปี ค.ศ. 2000 จะมีความต้องการมากขึ้นเป็น 2 เท่า กว่าครึ่งหนึ่งของปริมาณไฟฟ้าได้มาจากโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อน จากปริมาณความต้องการที่เพิ่มขึ้น จำเป็นอย่ายิ่งที่จะต้องมีการเตรียมการเพื่อให้แหล่งพลังงานไฟฟ้าภายในประเทศมีใช้เพียงพอ
มาตรการหนึ่งคือการเพิ่มโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อน ในปัจจุบัน 1 Litre ของน้ำมันเตา สามารถผลิตไฟฟ้าได้ประมาณ 3 - 4 kWh แต่อย่างไรก็ตามการนำเข้าน้ำมันจากต่างประเทศมีความไม่แน่นอนเรื่องปริมาณสำรอง และการสร้างไฟฟ้าใหม่ก็ต้องคำนึงถึงการระดับมาตรฐานของผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม จากการเผาน้ำมันไม่ให้เกินมาตรฐานความปลอดภัย
การศึกษาวิจัยหาแหล่งพลังงานทดแทนใหม่ ๆ ที่เหมาะสมกับประเทศ จึงเป็นอีกมาตรการหนึ่งที่มีความเป็นไปได้ เนื่องจากไม่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ไม่ต้องคำนึงถึงการนำเข้าน้ำมันจากต่างประเทศที่มีความไม่แน่นอนเรื่องปริมาณสำรอง และนำประเทศไปสู่การพึ่งตนเองในด้านพลังงาน
พลังงานลมจึงเป็นพลังงานทดแทนแหล่งหนึ่งที่เริ่มมีการศึกษาวิจัยภายในประเทศ แต่เนื่องจาก ศักยภาพของพลังงานลมในประเทศมีค่าไม่สูงมากนัก มีความเร็วลมโดยเฉลี่ยประมาณ 2.5 m/s จึงทำให้การศึกษาวิจัยไม่แพร่หลายมากนัก ประกอบกับกังหันลมผลิตไฟฟ้าที่ใช้งานภายในประเทศในปัจจุบัน ส่วนมากเป็นการนำเข้าจากต่างประเทศ ซึ่งเป็นกังหันลมขนาดใหญ่สำหรับใช้งานในบริเวณที่มีความเร็วลมสูง ๆ จึงมีการใช้งานกันเฉพาะบางพื้นที่เท่านั้น
คณะผู้วิจัยจึงได้ทำการศึกษาวิจัย เพื่อสร้างระบบต้นแบบกังหันลมผลิตไฟฟ้าที่สามารถใช้กับบริเวณที่มีความเร็วลมต่ำ เมื่อปี 2544 ดังแสดงในรูปที่ 4 แม้ว่ากังหันลมที่สร้างขึ้นสามารถเริ่มหมุนได้ที่ความเร็วลมต่ำๆ แต่ประสิทธิภาพในการเปลี่ยนพลังงานของระบบค่อนข้างต่ำ เนื่องจาก
ก. ที่ความเร็วลมต่ำๆ กังหันลมเริ่มหมุน แต่แรงดันไฟฟ้าที่ผลิตได้ต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ ส่งผลให้ไม่สามารถประจุแบตเตอรี่ได้ จึงมีพลังงานสูญเสียในช่วงความเร็วลมดังกล่าว
ข. การเลือกเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่เหมาะสมกับกำลังของกังหันลม ทำให้กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้จากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าต่ำกว่ากำลังที่ควรผลิตได้กำลังของกังหันลมมาก ดังแสดงในรูปที่ 5
ค. ที่ความเร็วสูง ๆ กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้จากระบบจะมีค่าคงที่ที่พิกัดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า แต่การสูญเสียในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีค่าเพิ่มขึ้น (IR2) ซึ่งเป็นผลมาจากกระแสไฟฟ้าและความถี่มีค่าสูงขึ้น ทำให้เกิดความร้อนขึ้นภายในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
จากข้อจำกัดดังกล่าว คณะผู้วิจัยจึงมีแนวคิดในการพัฒนากังหันลมที่สามารถจ่ายพลังงานได้ที่ความเร็วต่ำๆ และสามารถผลิตพลังงานได้เพิ่มขึ้นที่ความเร็วลมสูง ๆ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการเปลี่ยน พลังงานของระบบให้สูงขึ้น ซึ่งจะทำให้ระบบมีความเหมาะสมทางเศรษฐศาสตร์เพิ่มขึ้น และสามารถนำผลการวิจัยมาพัฒนาและใช้เป็นระบบต้นแบบในการจัดสร้างให้กับอุทยานแห่งชาติหรือหมู่บ้านในชนบทที่ห่างไกลจากสายส่งกำลังไฟฟ้า ที่มีศักยภาพของพลังงานลมที่ไม่สามารถใช้กับระบบในปัจจุบันได้ และจัดสร้างผลิตเชิงพาณิชย์ได้


วัตถุประสงค์ของโครงการ

  1. เพื่อออกแบบ สร้าง ทดสอบกังหันลมผลิตไฟฟ้าเริ่มจ่ายพลังงานที่ความเร็วลมไม่เกิน 1.5 m/s
  2. พัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์ในการออกแบบจำลองการทำงานของระบบผลิตไฟฟ้าจากลมความเร็วต่ำ

ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับจากการวิจัย

  1. ได้กังหันลมผลิตไฟฟ้าที่สามารถจ่ายพลังงานได้ที่ความเร็วลมต่ำ ๆ
  2. สามารถใช้เป็นต้นแบบในการจัดสร้างให้กับหมู่บ้านในชนบทที่ห่างไกลจากสายส่งกำลังไฟฟ้า ที่ศักยภาพของพลังงานงานลมไม่สามารถใช้กับระบบในปัจจุบันได้
  3. ได้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในการออกแบบจำลองการทำงานของระบบผลิตไฟฟ้าจากลม ความเร็วต่ำที่เหมาะสมกับการใช้งานในลักษณะต่าง ๆ
return topic

Revised: 28 June 2002/13:43:10