Page 1


ผังการจัดแสดงองค์ความรูอาคารพลังงานลม ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับ พลังงานลม

1 2-3

ส�ำหรับรูปแบบของการใช้งานกังหันลมในปัจจุบน ั

4

ลักษณะกังหันลมแบ่ง 2 ประเภท

5


สารบัญ ระบบการติดตั้งการใช้งานกังหันลม โปรแกรม Wind Map

ส่วนประกอบของกังหันลมผลิตไฟฟ้าขนาดเล็ก ภาพภายในอาคารพลังงานลม

6 7 8-9 10


อาคารพลังงานลม อาคารที่แสดงองค์ความรู้ด้านพลังงานลมประกอบกับการจัดแสดงหุ่นจ�ำลองลักษณะ ของกังหันลมแต่ละประเภทเนื่องจากพลังงานลมเป็นแหล่งพลังงานสะอาดชนิดหนึ่งที่มีอยู่เองตาม ธรรมชาติสามารถใช้ได้อย่างไม่มีวันหมดสิ้นในปัจจุบันได้มีการใช้ประโยชน์จากพลังงานลม เพื่อ ผลิตพลังงานไฟฟ้ามากขึ้นและเทคโนโลยีกังหันลม เพื่อผลิตไฟฟ้าในเชิงพาณิชย์ให้มีขนาดใหญ่ ขึ้นและมีประสิทธิภาพสูงขึ้น


ผังการจัดแสดงองค์ความรู้ อาคารพลังงานลม

1. จัดแสดงหุ่นจ�ำลองเครื่องก�ำเนิดไฟฟ้า 2. จัดแสดงเครื่องทดสอบปริมาณของเครื่องใช้ไฟฟ้า 3. บอร์ดนิทรรศการแสดง 4. จัดแสดงหุ่นจ�ำลองการท�ำงานกังหันลม 5. จัดแสดงหุ่นจ�ำลองการท�ำงานกังหันลมผลิตไฟฟ้า 6. จัดแสดงเครื่องครวจวัดความเร็วลม 7. จัดแสดงหุ่นจ�ำลองกังหันลมแต่ละประเภท 8. บอร์ดนิทรรศการแสดงส่วนประกอบกังหันลม

1


ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับ พลังงานลม

และความรู้ทางด้านเทคโนโลยีกังหันลมสมัยใหม่ ยั ง เป็ น สิ่ ง ที่ ใ หม่ อ ยู ่ ส� ำ หรั บ การน� ำ มาใช้ ง าน อย่างไรก็ตามหากเรามีพื้นฐานความรู้ทางด้านนี้ บ้างก็สามารถที่จะประยุกต์ใช้เทคโนโลยีกังหันลม และพลังงานลมเป็นพลังงานทางเลือกหรือร่วมกับ แหล่งพลังงานอื่นๆ ได้ เพื่อความมั่นคงในการ ผลิตไฟฟ้า ซึ่ ง จะเป็ น การช่ ว ยประเทศไทยลด การน�ำเข้าแหล่งพลังงานจากต่างประเทศอีกทาง หนึ่ง ทั้งยังช่วยลดสภาวะโลกร้อนอีกด้วย

ลมเป็นแหล่งพลังงานสะอาดชนิดหนึ่งที่ มีอยู่เองตามธรรมชาติสามารถใช้ได้ อย่างไม่มีวัน หมดสิ้ น ในปั จ จุ บั น ได้ มี ก ารใช้ ป ระโยชน์ จ าก พลังงานลมเพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้ามากขึ้น โดย เฉพาะอย่ า งยิ่ ง ในแถบประเทศยุ โ รปได้ มี ก าร พัฒนาเทคโนโลยีกังหันลม เพื่อผลิตไฟฟ้าในเชิง พาณิชย์ ให้มีขนาดใหญ่ขึ้น และมีประสิทธิภาพ สู ง ขึ้ น ส� ำ หรั บ ประเทศไทยการใช้ ป ระโยชน์ จ าก พลังงานลมเพื่อผลิตไฟฟ้ายังมีค่อนข้างน้อยมาก อาจเป็นเพราะศักยภาพพลังงานลมในประเทศเรา ไม่สูงมากนักเมื่อเทียบกับประเทศอื่นๆ

2


การเกิดลม

สาเหตุของการเกิดลมคือดวงอาทิตย์ซึ่ง เมื่อดวงอาทิตย์มีการแผ่รังสีความร้อนมายังโลก แต่ละต�ำแหน่งบนพื้นโลกได้รับปริมาณความร้อน และดูดซับความร้อนได้ไม่เท่ากันท�ำให้เกิดความ แตกต่างของอุณหภูมิและความกดอากาศที่ไม่เท่า กั น ในแต่ ล ะพื้ น ที่ บ ริ เ วณใดที่ มี อุ ณ หภู มิ สู ง หรื อ ความกดอากาศต�่ ำ อากาศในบริ เ วณนั้ น ก็ จ ะ ลอยตั ว สู ง อากาศจากบริ เ วณที่ เ ย็ น กว่ า หรื อ มี ความกดอากาศสู ง กว่ า จะเคลื่ อ นที่ เ ข้ า มาแทนที่ การเคลื่อนที่ของมวลอากาศนี้คือการท�ำ ให้เกิด ลมนั่นเองและจากการเคลื่อนที่ของมวลอากาศนี้ ท� ำ ให้ เ กิ ด เป็ น พลั ง งานจลน์ ที่ ส ามารถน� ำ มา ประยุกต์ใช้ประโยชน์ได้

ภาพแสดงหุ่นจำ�ลองการใช้กังหันลม

การใช้ประโยชน์จากพลังงานลม

การประยุกต์ใช้พลังงานจากลม เริ่มจาก การค้นพบบันทึกเกี่ยวกับกับโรงสีข้าวพลังงานลม (Windmills) โดยระบบเครื่องโม่ในแกนตั้ง ซึ่งเป็น เครื่องโม่แบบง่ายๆ เพื่อการสีเมล็ดข้าวเปลือกใน ประเทศไทยเองโดยภูมิปัญญาชาวบ้านของคนไทย โบราณก็ได้มีการผลิตกังหันลมขึ้นมาใช้ในการชัก น�้ำจากที่สูง ได้แก่ กังหันลมฉุดน�้ำแบบระหัด ใช้ใน นาข้าวและนาเกลือ ภาพแสดงการใช้กังหันลมกับนาเกลือ

3


ส�ำหรับรูปแบบของการใช้ งานกังหันลมในปัจจุบัน

1.กังหันลมฉุดน�้ำแบบระหัด เป็ น การใช้ พ ลั ง งานลมเพื่ อ การทุ ่ น แรงคน ไทยสมัยโบราณได้น�ำมาใช้เป็นเวลานานแล้วดังจะเห็น ได้จากการสร้างกังหันลมฉุดน�้ำเพื่อใช้ในการท�ำนา เกลื อ ซึ่ ง เป็ น การคิ ด ประดิ ษ ฐ์ คิ ด ค้ น ขึ้ น ด้ ว ย ภูมิปัญญาชาวบ้านในสมัยโบราณ เพื่อฉุดน�้ำเข้าใน นาข้าวและนาเกลือ เช่นเดียวกันกับการประดิษฐ์ กังหันลมวินด์วิลล์เพื่อใช้สูบน�้ำและใช้แรงกลในการ แปรผลิตผลทางการเกษตรของชาวฮอนแลนด์วัสดุที่ ใช้ ป ระดิ ษ ฐ์ กั ง หั น ลมฉุ ด น�้ ำ แบบระหั ด เป็ น วั ส ดุ ที่ สามารถหาได้ง่ายในท้องถิ่นท�ำด้วยฝีมือและแรงงาน ตนเองราคาถูกมีความเหมาะสมต่อสภาพภูมิประเทศ และความเร็วลมในท้องถิ่นเป็นอย่างมาก เป็นกังหัน ลมแกนหมุนในแนวนอน ซึ่งประกอบด้วย โครงเสา แกนเพลาใบพัด ชุดระหัดและรางน�้ำ 2.กังหันลมสูบน�้ำ เป็ น กั ง หั น ลมแบบแกนหมุ น แนวนอน หลายใบพัด (Multi blade) ที่ได้รับการพัฒนาขึ้น เพื่อสูบน�้ำใช้ในทางการเกษตรและปศุสัตว์ ที่อยู่ใน พื้ น ที่ ที่ ห ่ า งไกลในเขตชนบทที่ ไ ม่ มี ก ระแสไฟฟ้ า ใน การสูบน�้ำหรือบริเวณที่ต้องใช้พลังงานจากลมเป็น พลั ง งานช่ ว ยเสริ ม พลั ง งานด้ า นอื่ น ๆและเป็ น การ ประหยัดพลังงานและรักษาสภาพสิ่งแวดล้อมซึ่งมี ส่วนประกอบที่ส�ำคัญดังนี้ ใบพัด ตัวเรือน เพลา ประธาน แพนหาง โครงเสา ก้านชัก ปั้มน�้ำ ถังเก็บน�้ำ

4

3.กังหันลมเพื่อผลิตไฟฟ้า โดยทั่ ว ไปกั ง หั น ลมสามารถแบ่ ง ออกได้ เป็น 2 ชนิด ตามแกนหมุนของกังหันลม ได้แก่ กังหันลมแกนหมุนแนวตั้ง และกังหันลมแกนหมุน แนวนอน ซึ่งทั้งสองชนิดจะประกอบด้วยอุปกรณ์ ในการท�ำงานผลิตไฟฟ้าคล้ายกัน เช่น ชุดใบพัดชุด เกียร์ทดก�ำลัง ชุดเครื่องก�ำเนิดไฟฟ้า และชุดเสาโดย ชุ ด เสาจะมี ค วามแตกต่ า งกั น ตรงการวางชุ ด แกน หมุนใบพัด

ภาพแสดงหุ่นจำ�ลองประเภทกังหันลม


ลักษณะกังหันลม แบ่ง 2 ประเภท

1. กังหันลมแกนหมุนแนวตั้ง (Vertical axis wind turbine,VAWT)

เป็นกังหันลมที่มีแกนหมุนและใบพัดตั้งฉากกับ การเคลื่อนที่ของลมในแนวราบซึ่งท�ำให้สามารถรับลมใน แนวราบได้ทุกทิศทาง มีเพียง 2 แบบ คือ กังหันลม แดร์เรียส (Darrieus) ซึ่งประดิษฐ์ขึ้นครั้งแรกในประเทศ ฝรั่งเศสและกังหันลมซาโวเนียส(Savonius) ซึ่งประดิษฐ์ขึ้นครั้งแรกในประเทศฟินแลนด์ซึ่ง การพัฒนาจึงอยู่ในวงจ�ำกัดและความไม่ต่อเนื่องปัจจุบัน มีการใช้งานกังหันลมแบบแกนตั้งน้อยมาก

ภาพแสดงกังหันลมแกนหมุนแนวตั้ง

2. กังหันลมแกนหมุนแนวนอน (Horizontal axis wind turbine, HAWT)

เป็นกังหันลมที่มีแกนหมุนขนานกับทิศทาง ของลมโดยมีใบพัดเป็นตัวตั้งฉากรับแรงลม ท�ำหน้าที่ รับแรงลมที่เคลื่อนตัวมากระทบท�ำให้เกิดการหมุนของ ใบพัดโดยกังหันลมชนิดแกนหมุ น แนวนอนแบบสาม ใบพัดซึ่งมีการพัฒนามาอย่างต่อเนื่องเป็นกังหันลมที่ ได้รับความนิยมใช้งานในเชิงพาณิชย์ ภาพแสดงกังหันลมแกนหมุนแนวนอน

5


ระบบการติดตั้งการใช้ งานกังหันลม 2.ระบบการติดตั้งใช้งานแบบเชื่อมต่อเข้าสู่ ระบบสายส่ง

1.ระบบการติดตั้งแบบเดี่ยว ( Stand Alone System)

ระบบนี้เหมาะส�ำหรับการติดตั้งใช้งานใน ที่พักอาศัย ชุมชน หรือพื้นที่ห่างไกลจากสายส่ง หลัก อาทิ บนเกาะหรือชนบทห่างไกล ที่ระบบ สายส่งเข้า ไปไม่ถึงและไม่คุ้มค่ากับกาติดตั้ งระบบ สายส่งเข้าไปสู่พื้นที่ที่ต้องการใช้งานโดยในระบบ การติดตั้งแบบเดี่ยวนั้นจะต้องใช้ชุดเก็บประจุไฟฟ้า ส�ำหรับเก็บพลังงาน(Bettery Bank) นอกจากนี้ระบบควบคุมการท�ำงานของ กังหันลมยังมีระบบป้องกันตัวเอง (Self-Protection)ซึ่งอาจจะมีการท�ำงานคู่กันระหว่างระบบทาง กลและระบบทางไฟฟ้ า เพื่ อ ไม่ ใ ห้ ค วามเร็ ว ลมของ กังหันลมมากเกินไปกว่าที่ออกแบบไว้การใช้ไฟฟ้า ใ น ร ะ บ บ ง า น แ บ บ เ ดี่ ย ว นี้ อ า จ ใ ช ้ ไ ด ้ ทั้ ง ร ะ บ บ ไฟฟ้ากระแสตรง(DC)และระบบไฟฟ้ากระแสสลับ (AC)โดยในกรณี ที่ ต ้ อ งการใช้ ไ ฟฟ้ า กระแสสลั บ จ�ำเป็นจะต้องมี Inverter เพื่อเปลี่ยนไฟฟ้ากระแส ตรงเป็นกระแสไฟฟ้าสลับ(DC/AC)โดยที่Inverter และแบตเตอรรี่ในแต่ละรุ่นจะมีคุณลักษณะและการ ท� ำ งานที่ แ ตกต่ า งกั น ดั ง นั้ น จ� ำ เป็ น จะต้ อ งมี ก าร ค�ำนวณภาระทางไฟฟ้าที่จะใช้งานเพื่อการคัดเลือก Inverter ให้เหมาะสมเช่นกัน

( Grid Connected System)การติดตั้งกันหันลม ผลิตไฟฟ้าในระบบนี้ส่วนใหญ่เป็นการติดตั้งใช้งาน ในกังหันลมผลิตไฟฟ้าขนาดใหญ่ซึ่งจะท�ำการเชื่อม ต่อกับระบบสายส่งไฟฟ้าโดยตรงโดยไม่จ�ำเป็นที่จะ ต้องมีชุดเก็บพลังงานหรือแบตเตอรี่(ิBatteybank) โดยชุดแปลงไฟฟ้า (Inverter) ของระบบนี้จะมีราคา สูงกว่าชุดแปลงไฟฟ้าทั่วๆไป เนื่องจากมีระบบควบคุมที่ซับซ้อนและต้อง สามารถเชื่ อ มต่ อ เข้ า ระบบสายส่ ง ได้ ( GridTied Transfer) นอกจากนั้นชุดแปลงไฟฟ้าของระบบนี้ยัง มีหน้าที่ส�ำคัญที่จะต้องวบคุมแรงดันหรือความถี่ทาง ไฟฟ้าให้เหมาะสมและสามารถป้อนกระแสไฟฟ้าขนาน ไปกับไฟฟ้าจากสายส่งหลักได้

3.ระบบผลิตไฟฟ้าแบบผสมผสาน พลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ ( Wind – Solar Hybrid Power System) เป็นการท�ำงานคู่กันของระบบพลังงานลม และพลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งจะช่วยเพิ่มความแน่นอน และประสิทธิภาพของการผลิตไฟฟ้าให้มีเสถียรภาพ

6


โปรแกรม Wind Map

ภาพแสดงเครื่องแอนิโมมิเตอร์แบบถ้วย

โปรแกรม Wind Map

เป็นโปรแกรมระบบฐานข้อมูลด้าน ศั ก ยภาพพลั ง งานลมของประเทศไทยของ กรมพั ฒ นาพลั ง งานทดแทนและอนุ รั ก ษ์ พลังงาน

1.ฐานข้อมูลแผนที่ศักยภาพพลังงานลม โดยการจ� ำ ลองทางคณิ ต ศาสตร์ ป ระกอบด้ ว ย ตัวแปรต่างๆทั้งค่าเฉลี่ยรายเดือนและรายปีที่ระดับความสูง 10 ม. 40 ม. 90 ม. และ 110 ม. 2.ฐานข้อมูลแผนภูมิศาสตร์สารสนเทศ เพื่ อ การคั ด เลื อ กพื้ น ที่ ติ ด ตั้ ง กั ง หั น ลมโดย สามารถเลือกพื้นที่ในแบบก�ำหนดต�ำแหน่งของพื้นที่ตั้ง คือ ต�ำบล อ�ำเภอ และจังหวัด หรือโยต�ำแหน่งละติจูด ลองจิจูด

7


ส่วนประกอบของกังหัน ลมผลิตไฟฟ้าขนาดเล็ก ส่ ว นประกอบของกั ง หั น ลมผลิ ต ไฟฟ้ า ขนาดเล็กระบบผลิตพลังงานไฟฟ้าจากพลังงานลม หรื อ กั ง หั น ลมผลิ ต ไฟฟ้ า ขนาดเล็ ก จะประกอบไป ด้วยอุปกรณ์และชิ้นส่วนหลักๆดังนี้ 1.กังหันลม ( Rotor ) เป็นชุดอุปกรณ์ที่ประกอบด้วย ปีกใบพัด ( Biade ) ดุมใบพัด ( Hub )และ เพลาหลัก ( Main shaft ) ซึ่งปีกใบพัดจะท�ำหน้าที่รับแรงและเปลี่ยนรูป พลั ง งานจลน์ ใ นกระแสลมเป็ น พลั ง งานกลโดยดุ ม ใบพั ด ท� ำ หน้ า ที่ เ ป็ น ตั ว กลางถ่ า ยทอดก� ำ ลั ง ระหว่ า ง ใบพัดสู่เพลาหลักเพื่อหมุนเครื่องก�ำเนิดไฟฟ้า 2.เครื่องก�ำเนิดไฟฟ้า (Generator ) ท� ำ หน้ า ที่ รั บ พลั ง งานกลจากเพลาหลั ก และ ผลิตพลังงานไฟฟ้า สู่ระบบซึ่งมีอยู่หลายชนิดหลาย รูปแบบ หลายหลักการท�ำงาน 3. ส่วนควบคุมทิศทางกังหันลม ( Tait vane or Yaw system ) เป็ น ส่ ว นที่ ใ ช้ ใ นการควบคุ ม ทิ ศ ทางของ กังหันลมเพื่อให้หันหน้ารับและปะทะแรงลมได้ตลอด เวลา ในการที่จะให้ปีกใบพัดหมุนตลอดเวลาเมื่อมีแรง ลม ถ้าเป็นกังหันลมที่มีขนาดจิ๋ว ขนาดเล็กมากหรือ ขนาดเล็กไม่เกิน 10 กิโลวัตต์ จะใช้แพนหางเสือ ( Tait vane ) ในการควบคุมทิศทางหากเป็นกังหัน ลมขนาดใหญ่กว่าจะใช้ระบบแกนอหมุน ( Yaw system ) เป็นตัวควบคุมทิศทาง

8

4.เสากังหันลม ( Tower) ท�ำหน้าที่รับน�้ำหนักของชุดกังหัน เสากังหันลมมี 3 แบบที่นิยมใช้ในทางปฏิบัติคือ - เสาแบบเสาธง ( Guyed tower ) - เสาแบบโครงถัก (Lattice tower ) - เสาแบบทรงกระบอกเรียว (Tubularconical -tower)

5.ระบบหยุดการท�ำงาน (Brake ) เป็นระบบส�ำหรับหยุดการหมุน ลมแรงเกินพิกัดที่กังหันลมจะรับได้หยุด


6.ระบบควบคุมการผลิตไฟฟ้า (Batance of system ,BOS ) กระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้จากกังหันลม จะเป็ น ไฟฟ้ า กระแสสลั บ ซึ่ ง จะถู ก ส่ ง ไปยั ง ชุ ด ควบคุมเพื่อส่งไปจัดเก็บและแปลงกลับก่อนจะ น�ำไปใช้งานกับอุปกรณ์ไฟฟ้ามีส่วนประกอบ หลักได้แก่

นของกังหันลมในสภาวะฉุกเฉิน เช่น ก�ำลัง ดเพื่อบ�ำรุงรักษาหรือซ่อมแซม

6.1 ชุดควบคุมการประจุ ( Charge Controtter ) เป็นชุดควบคุมปริมาณไฟฟ้าให้ได้ตามความ เหมาะสมเมื่อประจุไฟฟ้าในแบตเตอรี่เต็มหรือปริมาณ ไฟฟ้าสูงเกินกว่าความต้องการใช้งาน ท�ำหน้าที่ตรวจจัด แรงดันของแบตเตอรี่ โดยการควบคุมการจ่ายและ ควบคุมการตัดภาระทางไฟฟ้าภายในวงจรออก 6.2 อุปกรณ์แปลงกระแสไฟฟ้า ( Rectiftier ) เป็นอุปกรณ์ส�ำหรับเปลี่ยนไฟฟ้ากระแสสลับ ( AC )เป็นไฟฟ้ากระแสตรง ( DC )เพื่อส�ำรองจัดเก็บ ประจุไฟฟ้าไว้ในแบตเตอรี่ 6.3 แบตเตอรี่ (Battery Bank ) เป็นอุปกรณ์ส�ำหรับจัดเก็บประจุไฟฟ้าเมื่อมี การผลิตไฟฟ้าจากกังหันลม เพื่อส�ำรองไว้ใช้งานเมื่อ ต้องการใช้งาน 6.4 อินเวอร์เตอร์ (Inverter) เป็นอุปกรณ์ส�ำหรับแปลงไฟฟ้ากระแสตรง ( DC )จากแบตเตอรี่เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ ( AC ) เมื่อ น�ำไปใช้งานกับอุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสสลับส�ำหรับบ้าน พักอาศัย 6.5 ชุดควบคุมภาระทางไฟฟ้าภายใน( Dump Load ) ระบบจะท�ำงานควบคุมโดยอัตโนมัติในกรณี ที่ มี ก ระแสไฟฟ้ า มากเกิ น ที่ แ บตเตอรี่ จ ะส� ำ รองจั ด เก็ บ ประจุไฟฟ้าไว้ เพื่อเป็นการรักษาระบบการท�ำงานของ กังหันลม 6.6 สวิตช์ควบคุม ส�ำหรับไว้ควบคุมการตัดต่อระหว่างชุดระบบ ควบคุมและชุดกังหันลม 6.7 หม้อวัดไฟ ( Kilowatt-hour meter ) ส�ำหรับบันทึกหน่วยของการจ่ายกระแสไฟฟ้า

ภาพแสดงส่วนประกอบของกังหัน

9


ภาพแสดงหุ่นจำ�ลองการทำ�งานแต่ละประเภทกังหันลม

ภาพแสดงเครื่องกำ�เนิดไฟฟ้า

10


อาจารย์ผู้ควบคุมวิทยานิพนธ์ ผู้ช่วยศาสตราจารย์วินัย หมั่นคติธรรม อาจารย์ท่ีปรึกษาวิทยานิพนธ์ อาจารย์นราทัศน์ ประมวลสุ ข คณะกรรมการ อาจารย์กันยพั ชร์ ธนกุลวุฒิโรจน์ อาจารย์วิสุทธิ์ ศิริพรนพคุณ อาจารย์ดวงใจ ลิม ์ รี ้ ศักดิศ ออกแบบหนั ง สื อ นางสาว ภารดี พึ่ งเกษม อ้างอิงข้อมูลโดย หัวหน้าศูนย์การเรียนรู้พลังงานทดแทนกองทัพอากาศ น.ท. สั ญญา แสนทวี เจ้ า หน้ า ที่ ศู น ย์ ก ารเรี ย นรู้ พ ลั ง งานทดแทนกองทั พ อากาศ

11


Wind  
Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you