ที่มาของโจทย์วิจัย
กังหันลมแกนตั้งชนิดเดเรียส (Darrieus vertical axis wind turbine) มีศักยภาพที่จะนำมาใช้ผลิตพลังงานไฟฟ้าเนื่องจากมีประสิทธิภาพทัดเทียมกับกังหันลมแกนนอนที่ใช้กันโดยทั่วไป อย่างไรก็ดี กังหันลมชนิดนี้มีข้อด้อยประการหนึ่ง คือ ไม่สามารถเริ่มต้นหมุนได้ด้วยตัวเองหากไม่มีการขับให้หมุนในตอนต้น งานวิจัยนี้แก้ปัญหาดังกล่าว
เป้าหมาย
กังหันลมแกนตั้งชนิดเดเรียส (Darrieus vertical axis wind turbine) มีศักยภาพที่จะนำมาใช้ผลิตพลังงานไฟฟ้าเนื่องจากมีประสิทธิภาพทัดเทียมกับกังหันลมแกนนอนที่ใช้กันโดยทั่วไป อย่างไรก็ดี กังหันลมชนิดนี้มีข้อด้อยประการหนึ่ง คือ ไม่สามารถเริ่มต้นหมุนได้ด้วยตัวเองหากไม่มีการขับให้หมุนในตอนต้น งานวิจัยนี้แก้ปัญหาดังกล่าว
ทีมวิจัยทำอย่างไร
เป้าหมายของงานวิจัยคือ พัฒนากังหันลมแกนตั้งชนิดเดเรียสให้สามารถเริ่มต้นหมุนได้ด้วยตัวเองที่ความเร็วลม 3 เมตรต่อวินาที และมีกำลังการผลิต 500 วัตต์ที่ความเร็วลม 8 เมตรต่อวินาที การทำให้กังหันเริ่มต้นหมุนเองจำเป็นต้องพัฒนาเทคโนโลยีสองส่วน ได้แก่ (1) เทคโนโลยีใบพัด และ (2) เทคโนโลยีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและระบบควบคุม
ในส่วนแรก ได้ออกแบบรูปร่างของใบพัดขึ้นมาใหม่โดยใช้แบบจำลองเชิงตัวเลข พร้อมกับใช้เทคนิคการพับขึ้นรูปอะลูมิเนียม เพื่อให้ได้ใบพัดที่แข็งแรงและมีน้ำหนักเบา
ในส่วนที่สอง ได้พัฒนาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ไม่มีแรงต้านการหมุนที่เกิดจากแม่เหล็ก (cogging torque) เพื่อลดแรงต้านการหมุนที่ชุดใบพัดต้องเอาชนะ ในขณะเดียวกันระบบควบคุม จะทำหน้าที่ลดแรงต้านจากโหลดทางไฟฟ้าเพื่อให้กังหันสามารถเร่งการหมุนตัวได้ดียิ่งขึ้น
ผลการทดสอบ
กังหันที่พัฒนาขึ้นได้รับการทดสอบโดยใช้พัดลม อีกทั้งยังมีการทดสอบภาคสนามที่สถานีพลังงานแหลมพรหมเทพ จังหวัดภูเก็ต ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่ากังหันลมสามารถเริ่มต้นหมุนได้ด้วยตัวเองที่ความเร็วลม 3.6 เมตรต่อวินาที ส่วนในภาคสนามพบว่า กังหันมีกำลังการผลิตไฟฟ้า 400 วัตต์ที่ความเร็วลม 8 เมตรต่อวินาที
สถานภาพปัจจุบันและอนาคต
การปรับปรุงประสิทธิภาพและการเพิ่มกำลังการผลิต สามารถดำเนินการได้ในอนาคตเพื่อตอบสนองเป้าหมายในการสร้างกังหันลมที่ผลิตกระแสไฟฟ้า 3,002 เมกะวัตต์ ภายในปี พ.ศ. 2579
