พลังงานลมเป็นพลังงานหมุนเวียนและสะอาด ที่มีต้นนำกำเนิดมาจากการเคลื่อนที่ของอากาศ โดยอากาศในส่วนที่ได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์ จะมีความหนาแน่นลดลง จึงเบาและลอยตัวขึ้นสู่เบื้องบน ขณะเดียวกันอากาศที่เย็นกว่าจะมีน้ำหนักมากกว่า จึงเคลื่อนตัวเข้ามาแทนที่ก่อให้เกิดกระแสลมพัดผ่าน กระจายอยู่ทั่วไปในชั้นบรรยากาศ
พลังงานลมถูกนำมาใช้ในการเดินเรือในหลายๆศตวรรษ ที่ผ่านมาหลายๆประเทสมีความรู้เรื่องการเดินทางโดย ใช้พลังงานลมเป็นอย่างดี จนกระทั่งเกิดการเปลี่ยนแปลง ของการเดินเรือในศตวรรษที 18 เมื่อวัตต์ (Watt) ได้คิดค้นเครื่องจักรไอน้ำขึ้นมาใช้ในการเดินเรือ มีการค้นพบหลักฐานว่าในศตวรรษที่ 17 กษัตริย์ของชาวบาบิโลนได้นำกังหันลมมาใช้ในการเกษตร
กังหันตัวแรกเกิดขึ้น ในกลางศตวรรษที่ 7 โดยการสร้างของ Persians เป็นกังหันลมชนิดแกนตั้ง ซึ่งใช้แรงลมมาปะทะในแนวนอน มีประสิทธิภาพต่ำ เป็นกังหันที่ทำจากวัสดุและแรงงานในท้องถื่น การบำรุงรักษาค่อนข้างจะมีปัญหา เนื่องจากต้องใช้แรงงานจำนวนมาก
กังหันลมตัวแรกที่นำมาใช้ ในการบดข้าวโพดถูกสร้างขึ้นในประเทศฮอลแลนด์ เมื่อปี ค.ศ. 1439 โดยได้มีการพัฒนาเทคโนโลยีเรื่อยมาจนในปี ค.ศ. 1600 กังหันลมที่สร้างขึ้นจะเป็นโรงโม่แบบหอคอยแบบนี้จะสร้างรูปทรงกรวยหรือรูป หลายเหลี่ยมทำด้วยอิฐ หรือไม้
ใน ช่วงกลางศตวรรษที่ 18 ได้มีการพัฒนากังหันลมขนาดเล็กเพื่อนำมาใช้กับการสูบน้ำในพื้นที่อเมริกา ตะวันตก ซึ่งมีทุ่งหญ้ากว้างใหญ่แต่มีน้ำผิวดินน้อย น้ำที่มีส่วนใหญ่จะเป็นน้ำใต้ดินกังหันลมที่ถูกพัฒนาขึ้นมาจะมีหลายใบ ซึ่งจะให้แรงบิดเริ่มหมุนสูงมีประสิทธิภาพดี เหมาะที่จะนำมาใช้ในการสูบน้ำเป็นอย่างยิ่ง ซึ่งมีการประมาณว่าในระหว่างปี ค.ศ. 1880-1930 มี การสร้างกังหันชนิดนี้ประมาณ 6.5 ล้านตัว
กังหันลมแบบ Windmill
ในช่วงกังหันลมขนาดเล็กเพื่อนำมาใช้กับการสูบน้ำในพื้นที่อเมริกาตะวันตก ซึ่งมีทุ่งหญ้ากว้างใหญ่แต่มีน้ำผิวดินน้อย น้ำที่มีส่วนใหญ่จะเป็นน้ำใต้ดินกังหันลมที่ถูกพัฒนาขึ้นมาจะมีหลายใบ ซึ่งจะให้บิดเริ่มหมุนสูงมีประสิทธิภาพดี เหมาะที่จะนำมาใช้ระหว่างปี ค.ศ. 1880-1930 มี การสร้างกังหันชนิดนี้ประมาณ 6.5 ล้านตัว
การผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานลม
เดนมาร์ค เป็นประเทศแรกทีมีการนำพลังงานลมมาใช้ในการผลิตไฟฟ้า โดยได้ติดตั้งกังหันลมที่มีเส้นผ่าศูนย์กลาง 23 เมตร ผลิตไฟฟ้าในปี ค.ศ.1890 และในปี ค.ศ.1910กังหันลมขนาด 5-25 kwได้ถูกติดตั้งเพิ่มขึ้นอีกจำนวนมากในประเทศสหรัฐอเมริกาประมาณปี ค.ศ. 1925 กังหันลมชนิดสองใบและสามใบได้ถูกผลิตขาย โดยใช้ชื่อ Wincharger มีขนาด 200-1200 kw และ Jacobs มีขนาด 1.5-3 kw ทั้งสองผู้ผลิตเป็นกังหันลมแบบไม่เชื่อมต่อสายส่งเพื่อจ่ายไฟให้กับวิทยุและ แสงสว่าง โดยมีขนาดแรงดันไฟฟ้า 12,32 หรือ 110 V ในช่วงปลายปี ค.ศ.1941 กังหันลมขนาดใหญ่ได้ถูกผลิตขึ้นมามีขนาด 1250 kw โดย Palmer c. Putnam ซึ่งได้รับเงินช่วยเหลือจาก S. Morgan Smith Company of york,Pennsylvania กังหันลมตัวนี้มีความสูง 34 เมตร โดยจะจ่ายไฟ 1250 kw ที่มีความเร็วลม 13 เมตรต่อวินาทีในประเทศอื่นๆ ได้มีการศึกษาวิจัยการผลิตไฟฟ้าด้วยกังหันลมมาเป็นระยะยาวนานโดยในปี ค.ศ.1957 เดนมาร์คได้ติดตั้งกังหันลมขนาด 200kw ทำงานที่ความเร็ว 15 เมตรต่อวินาทีเสามีความสูง 26 เมตร และมีเส้นผ่าศูนย์กลางของโรเตอร์ 24 เมตร โดยจ่ายไฟเข้าระบบจำหน่ายประมาณ 400,000 หน่วยต่อปี
ในปี ค.ศ 1957 ประเทศเยอรมณีได้สร้างกังหันลมขนาด 100kw ทำงานที่ความเร็วลม 8 เมตรต่อวินาที มีเส้นผ่าศูนย์กลางของโรเตอร์ 35 เมตร เทคโนโลยีกังหันลม กังหันลมเป็นเครื่องมือในการเปลี่ยนพลังงานจลน์ที่ได้จากการเคลื่อนทีของลม เป็นพลังงานกลเพื่อนำมาใช้ประโยชน์โดยตรง เช่น การผลิตไฟฟ้า หรือสูบน้ำ การแบ่งประเภทของกังหันลมสามารถแบ่งได้ตามลักษณะการวางตัวของแกนหมุน เป็นวิธีที่เด่นชัด สามารถเข้าใจง่ายจึงนิยมมากกว่าการแบ่งประเภทตามลักษณะของแรงขับที่ กระแสกระทำต่อไปกังหัน ซึ่งต้องพิจารณาโดยใช้ความรู้เกี่ยวกับ Aerodynamicsประกอบ ด้วย นอกจากนี้ยังมีกังหันลมที่ไม่เข้าประเภททั้ง 2 ชนิดดังกล่าว อาทิ กังหันลมทอร์นาโด หรือกังหันลมที่เพิ่มดิฟฟิวเซอร์หรือคอนเซนเตรเดอร์ (Diffuser or Concentrator) ในที่นี้จะกล่าวถึงเฉพาะลักษณะการวางตัวของแกนหมุน
ลักษณะของกังหันลมแบบแนวแกนตั้ง
สามารถแบ่งได้ ดังนี้
1. กังหันลมแนวแกนตั้ง (Vertical Axis Turbine (VAWT) เป็นกังหันลมที่มีแกนหมุนและใบพัด ตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของลมในแนวราบซึ่งทำให้สามารถรับลมในแนวราบได้ทุก ทิศทาง มีเพียง 2 แบบ คือ กังหันลมแดร์เรียส (Darrieus) ซึ่งประดิษฐ์ขึ้นครั้งแรกประเทศฝรั่งเศส และกังหันลมซาโวเนียส (Savonius) ซึ่งประดิษฐ์ขึ้นครั้งแรกในประเทศฟินแลนด์ กันหันลมแบบแกนตั้งมีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนแปลงพลังงานต่ำกว่ามีข้อจำกัด ในการขยายเขตให้มีขนาดใหญ่และการยกชุดพัดเพื่อรับแรงลม การพัฒนาจึงอยู่ในวงจำกัดและความไม่ต่อเนื่อง ปัจจุบันมีการใช้งานกังหันลมแบบแกนตั้งน้อยมาก
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น