มทร.ธัญบุรี วิจัยกังหันลมลอยน้ำ

นายวงศกร วิเศษสัจจา และนายเดชา อินทร์โทโล่ นักศึกษาปริญญาเอก สาขาวิชาวิศวกรรมพลังงานและวัสดุ คณะวิศวกรรม ศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคล (มทร.) ธัญบุรี เปิดเผยผลการศึกษาวิจัยกังหันลมลอยน้ำ ต่อยอดพัฒนาเทคโนโลยีกังหันลม พลังงานทดแทน ว่า ด้วยข้อจำกัดของกังหันลมบนฝั่ง ไม่ว่าจะในเรื่องของพื้นที่ติดตั้ง เสียงที่ไม่พึงประสงค์ ตลอดจนผลกระทบทางทัศนียภาพ จากการหาข้อมูลพบว่ามีการใช้กังหันลมไม่กี่ประเทศ ฟาร์มกังหันลมลอยน้ำที่ใหญ่ที่สุด คือ ประเทศสกอตแลนด์ จึงอยากที่จะศึกษาและพัฒนาเทคโนโลยีกังหันลมลอยน้ำต้นแบบขึ้นมา ข้อดีของแหล่งทรัพยากรลมนอกชายฝั่งนั้นมีความเร็วลมสูงกว่า มีกระแสลมปั่นป่วนที่น้อย มีความสอดคล้องในแง่ของการไหลเวียนของลมมากกว่า และมีความสามารถในการผลิตไฟฟ้าร้อยละ 40 เมื่อเทียบกับกังหันลมชนิดที่อยู่บนฝั่ง โดยงานศึกษาและวิจัยในครั้งนี้สามารถนำไปต่อยอดใช้ประโยชน์ในอนาคต ในการปั่นกระแสไฟฟ้าบนเกาะ และตามชายฝั่งทะเล

          โดยการพัฒนากังหันลมแบบลอยน้ำ มีวัตถุประสงค์เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของกังหันลมให้ดีขึ้น แต่อย่างไรก็ตาม ปัญหาเกิดขึ้นเนื่องจากมุมเอียงจากการปะทะของลมที่ใบกังหันและโครงสร้างของทุ่นซึ่งนำไปสู่การเยื้องศูนย์ตามแนวแกนตั้งของแนวแกนกังหัน ดังนั้นพื้นที่หน้าตัดของใบกังหันและความสามารถในการดักจับพลังงานจึงลดลง งานวิจัยนี้พยายามที่จะเปรียบเทียบอิทธิพลของมุมเอียงของโรเตอร์ต่อประสิทธิภาพของกังหันลมระหว่างกังหันลมแบบเสายึดตรึง และกังหันลมแบบลอยน้ำ ซึ่งแบบจำลองที่นำมาใช้ในการทดลอง คือ ใบพัดส่วนแพนอากาศรุ่น R1235 ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 84 ซม. ผลงานการออกแบบของ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.วิรชัย โรยนรินทร์ นายกสมาคมพลังงานทดแทนสู่ชุมชนแห่งประเทศไทย โดยออกแบบมาเพื่อให้ทำงานในเขตภูมิประเทศความเร็วลมต่ำและทำให้เกิดแรงยกที่ใบกังหันสูงขึ้น และมีค่าเรย์โนลด์นัมเบอร์ที่ต่ำ ทดลองโดยใช้อุโมงค์ลม ณ ศูนย์บริการและวิจัยพลังงานมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี โดยอุโมงค์ลมจะมีพัดลมแบบแรงเหวี่ยงขนาด 20,000 CFM ที่ขับเคลื่อนด้วย มอเตอร์ขนาด 11 kW และอุปกรณ์ควบคุมความเร็วลมได้ ซึ่งอุโมงค์ลมมีความสูง 3 เมตร ความกว้าง 4 เมตรและความยาว 4.5 เมตร พร้อมช่องลมขนาด 11 เมตร ส่วนขนาดของถังเก็บน้ำ มีความสูง 0.8 เมตร ความกว้าง 1.35 เมตร และความยาว 1.4 เมตร
ทั้งนี้ในการวิเคราะห์และวัดค่าข้อมูลโดยใช้ anemometer วัดความเร็วลม tachometer วัดอัตราเร็วในการหมุนที่ความเร็วลมต่าง ๆ และ angle meter ใช้วัดมุมเอียง ใช้ความเร็วลมตั้งแต่ 2-5.5 เมตร/วินาที นำอัตราความเร็วในการหมุนของกังหันลมทั้งสองแบบมาเปรียบเทียบกัน พบว่าอัตราความเร็วในการหมุนของกังหันลมลอยน้ำนั้นจะต่ำกว่ากังหันแบบเสายึดติดตรึง นอกจากนี้ผลการทดสอบ พบว่าที่มุมเอียงของโรเตอร์ตั้งแต่ 3.5ฐ-6.1ฐ ยังมีการสูญเสียประสิทธิภาพของกังหันลมซึ่งจะแตกต่างกันออกไประหว่างร้อยละ 22-32 ที่ความเร็วลมต่าง ๆ โดยมุมเอียงจะมีผลกระทบต่อกังหันลมลอยน้ำอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากมุมปะทะเกิดเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง จึงทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งที่เหมาะสมของใบพัด ซึ่งมุมปะทะในลักษณะนี้ ทำให้พื้นที่หน้าตัดของใบกังหันนั้นเปลี่ยนแปลงนำไปสู่การลดกำลังในการแปลงพลังงานของกังหันลม
อย่างไรก็ตาม จากผลการทดลองในอุโมงค์ลมพบว่าการเอียงของใบกังหันลมนั้นสามารถรักษาค่าสัมประสิทธิ์พลังงานที่สูง และยังทำให้กังหันลมลอยน้ำนั้นสามารถผลิตไฟฟ้าได้มากกว่ากังหันลมบนบก แต่ยังรอผลการพิสูจน์ของผลจากการจำลองโมเดลในโปรแกรมคำนวณพลศาสตร์ของไหลในคอมพิวเตอร์ เพื่อการเปรียบเทียบความถูกต้อง ผู้สนใจสอบถามรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ สมาคมพลังงานทดแทนสู่ชุมชนแห่งประเทศไทย คณะวิศวกรรมศาสตร์ มทร.ธัญบุรี โทร. 0-2549-3497.
–จบ–