กังหันลมผลิตกระแสไฟฟ้าแบบใหม่ ไม่มีใบพัด
เนื่องจากเทรนด์พลังงานสะอาดกำลังเป็นที่สนใจ เทคโนโลยีการผลิตกระแสไฟฟ้าโดยใช้พลังงานธรรมชาติหมุนเวียนที่ไม่มีวันหมดอย่างเช่น พลังงานลม จึงถูกพัฒนาขึ้นอย่างต่อเนื่อง
กังหันลมแบบดั้งเดิมนั้นคงเป็นที่คุ้นหน้าคุ้นตากันเป็นอย่างดี เพราะถูกใช้งานมาอย่างยาวนานตั้งแต่สมัยอียิปต์โบราณ หลักการสำคัญคือการเปลี่ยนพลังงานจลน์ ซึ่งก็คือการเคลื่อนที่ของลมที่พัดผ่านกังหัน เป็นพลังงานกลหรือการหมุนของใบพัด แล้วนำพลังงานกลนั้นมาผลิตเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เชื่อมต่ออยู่กับแกนหมุนของกังหันลม ปริมาณไฟฟ้าที่ผลิตได้จะขึ้นอยู่กับความเร็วลม ความยาวของใบพัด และสถานที่ติดตั้ง
แต่ปัญหาที่เกิดขึ้นของกังหันลมแบบนี้คือ การติดตั้งต้องใช้พื้นที่ค่อนข้างมาก เพื่อไม่ให้ใบพัดชนกัน นอกจากนั้น เสียงดังที่เกิดจากการหมุนของใบพัดถือเป็นมลภาวะทางเสียง ทำให้ไม่สามารถติดตั้งใกล้พื้นที่ชุมชนได้ รวมถึงอุบัติเหตุที่เกิดขึ้นได้บ่อยครั้งเวลานกบินเข้าไปในใบพัด หรือ เวลาใบพัดชำรุด ตกลงมาสร้างความเสียหายให้พื้นที่โดยรอบ
บริษัทสตาร์ทอัพจากประเทศสเปน Vortex bladeless ได้พัฒนากังหันลมแบบไม่มีใบพัด ซึ่งสามารถแก้ pain point ของกังหันลมแบบเดิมได้ เพราะลดเสียงและเงารบกวน ไม่มีอันตรายที่เกิดจากการหมุนของใบพัด ประหยัดพื้นที่ในการติดตั้ง และวัสดุมีน้ำหนักเบา ที่สำคัญมีต้นทุนการผลิตและการบำรุงรักษาที่ถูกกว่า
การผลิตกังหันลมนี้ได้ไอเดียมาจากการถล่มของสะพานข้ามช่องแคบ Tacoma ที่ประเทศสหรัฐอเมริกาในปี 1940 ทั้งที่สะพานนี้ถูกสร้างให้ทนลมแรงถึง 190 กิโลเมตรต่อชั่วโมง แต่กระแสลมในเมือง Tacoma อยู่ที่ 67 กิโลเมตรต่อชั่วโมงเท่านั้น แต่การที่สะพานถล่มลงมาเป็นเพราะกระแสลมหมุนทำให้สะพานสั่นขึ้นลงและบิดเกลียวในเวลาเดียวกัน ซึ่งมีการวิเคราห์ทางวิศวกรรมทีหลังว่าผู้ออกแบบ ออกแบบโครงสร้างสะพานบางไปโดยไม่ได้คำนึงถึงหลักอากาศพลศาสตร์ร่วมด้วย
mynorthwest.com
Photo: Library of Congress, Washington, DC (LC-USZ62-46682) [britannica.com]
หลักการลมหมุนที่ทำให้สะพานสั่นจนพังลงมาได้ ถูกนำมาใช้กับกังหันลมแบบไร้ใบพัด โดยหลักการทางอากาศพลศาสตร์ที่เรียกว่า Vortex Shedding หรือ กระแสวน เกิดขึ้นเมื่อของไหลเคลื่อนที่ด้วยการหมุนรอบแกนสมมติในแนวเส้นตรงหรือเส้นโค้ง ในที่นี้ก็คือกระแสลมที่วิ่งผ่านกังหัน โดยออกแบบให้มีลักษณะเป็นรูปทรงกระบอกเรียวยาว เคลื่อนไหวโยกไปมาตามแรงลม ส่วนฐานยึดแน่นไว้กับพื้น เชื่อมส่วนทรงกระบอกด้วยวัสดุที่สามารถยืดหยุ่นได้
เมื่อลมพัดผ่านกังหันที่มีพื้นผิวเรียบ กังหันจะสั่นไปมาตามแรงลม จนเมื่อความถี่ของการสั่นที่เกิดขึ้นสั่นพ้องกับความถี่ของโครงสร้างกังหัน ก็จะเกิดเป็นพลังงานกลขึ้นมา เรียกว่า Vortex Induced Vibration (VIV)
ซึ่งโครงสร้างกังหันลมแบบไม่มีใบพัดนี้ ยังมีข้อได้เปรียบในพื้นที่ที่กระแสลมเปลี่ยนทิศทางบ่อยมากกว่ากังหันแบบใบพัด เพราะทิศทางลมจะส่งผลต่อการหมุนของใบพัด ทำให้อาจเกิดการหยุดชะงักไป แต่ไม่ว่าลมจะมาทิศทางไหน ก็จะไม่ส่งผลต่อการสั่นของกังหันลมแบบใหม่นี้
vortexbladeless.com
บริษัท Vortex bladeless กล่าวว่าว่าด้วยโครงสร้างที่ไม่ซับซ้อนและใช้อุปกรณ์น้อยกว่ากังหันแบบดั้งเดิม ทำให้ลดต้นทุนการผลิตได้ถึง 53% และลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาได้ 80% ส่งผลให้สามารถลดต้นทุนการผลิตกระแสไฟฟ้าได้ 40% นอกจากนั้นยังไม่ต้องใช้น้ำมันในการหล่อลื่น ทั้งหมดนี้จึงถือว่ากังหันแบบไม่มีใบพัดเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่า
อย่างไรก็ตาม กังหันลมแบบดั้งเดิมนั้นมีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนพลังงานจลน์จากการหมุนของใบพัดไปสร้างเป็นพลังงานไฟฟ้าได้ 80-90% ซึ่งมากกว่ากังหันแบบใหม่ ที่ประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานอยู่ที่ 70% เท่านั้น แต่เนื่องด้วยกังหันแบบไม่มีใบพัดช่วยให้ประหยัดพื้นที่ในการติดตั้ง ดังนั้นการสร้างกังหันหลายๆอันให้อยู่ใกล้กัน จะเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตไฟฟ้าให้สูงขึ้นได้
ก็ต้องคอยดูประสิทธิภาพในการใช้งานจริงกันต่อไปค่ะ :)
startupselfie.net
References >>
- 241
ดูเพิ่มเติมในซีรีส์
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
