โรงไฟฟ้าพลังงานลม

พลังงานลม เป็นพลังงานจากธรรมชาติที่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ มนุษย์เราได้ใช้ประโยชน์จากพลังงานลมมานานหลายพันปี ในการอำนวยความสะดวกสบายแก่ชีวิต เช่น การแล่นเรือใบขนส่งสินค้าไปได้ไกลๆ การหมุนกังหันวิดน้ำ การหมุนโม่หินบดเมล็ดพืชให้เป็นแป้ง ในปัจจุบันมนุษย์จึงได้ให้ความสำคัญและนำมาใช้ประโยชน์มากขึ้น โดยการนำมาใช้ผลิตกระแสไฟฟ้า เนื่องจากพลังงานลมมีอยู่โดยทั่วไป ไม่ต้องซื้อ เป็นพลังงานที่สะอาด ไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อสภาพแวดล้อม และสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้อย่างไม่รู้จักหมดสิ้น “ กังหันลม ” เป็นอุปกรณ์ชนิดหนึ่งที่ถูกนำมาใช้้สกัดพลังงานจลน์ของกระแสลม และเปลี่ยนให้เป็นให้เป็นพลังงานกล จากนั้นจึงนำพลังงานกลมาใช้ประโยชน์ กล่าวคือ เมื่อกระแสลมพัดผ่านใบกังหัน จะเกิดการถ่ายทอดพลังงานจลน์ไปสู่ใบกังหัน ทำให้กังหันหมุนรอบแกน สามารถนำพลังงานจากการหมุนนี้ไปใช้งานได้ กังหันลมที่ใช้กันมากในประเทศไทยตั้งแต่อดีตถึงปัจจุบัน ได้แก่ กังหันลมแบบใบกังหันไม้ ใช้สำหรับฉุดระหัดวิดน้ำเข้านาข้าวบริเวณจังหวัดฉะเชิงเทรา กังหันลมใบเสื่อลำแพน ใช้ฉุดระหัดวิดน้ำเค็มเข้านาเกลือบริเวณ จังหวัดสมุทรสงคราม และกังหันลมแบบใบกังหันหลายใบ ทำด้วยแผ่นเหล็กใช้สำหรับสูบน้ำจากบ่อน้ำบาดาลขึ้นไปเก็บในถังกักเก็บ ส่วนการใช้กังหันลมเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้ายังอยู่ในระหว่างการทดสอบและพัฒนาอยู่

ชนิดของกังหันลม

ปัจจุบันการพัฒนาเทคโนโลยีกังหันลมเพื่อใช้สำหรับผลิตไฟฟ้าได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง หลายประเทศทั่วโลกได้ให้ความสนใจ โดยเฉพาะในทวีปยุโรป เช่น ประเทศเดนมาร์ก กังหันลมที่ได้มีการพัฒนากันขึ้นมานั้นจะมีลักษณะและรูปร่างแตกต่างกันออกไป แต่ถ้าจำแนกตามลักษณะแนวแกนหมุนของกังหันจะได้ 2 แบบ คือ

 1. กังหันลมแนวแกนนอน (Horizontal Axis Wind Turbine)
 2. กังหันลมแนวแกนตั้ง (Vertical Axis Wind Turbine)


1. กังหันลมแนวแกนนอน (Horizontal Axis Wind Turbine) เป็นกังหันลมที่มีแกนหมุนขนานกับทิศทางของลมโดยมีใบพัดเป็นตัวตั้งฉากรับแรงลม มีอุปกรณ์ควบคุมกังหันให้หันไปตามทิศทางของกระแสลม เรียกว่า หางเสือ และมีอุปกรณ์ป้องกันกังหันชำรุดเสียหายขณะเกิดลมพัดแรง เช่น ลมพายุและตั้งอยู่บนเสาที่แข็งแรง กังหันลมแบบแกนนอน ได้แก่ กังหันลมวินด์มิลล์ ( Windmills) กังหันลมใบเสื่อลำแพน นิยมใช้กับเครื่องฉุดน้ำ กังหันลมแบบกงล้อจักรยาน กังหันลมสำหรับผลิตไฟฟ้าแบบพรอบเพลเลอร์ (Propeller)

2. กังหันลมแนวแกนตั้ง (Vertical Axis Wind Turbine) เป็นกังหันลมที่มีแกนหมุนและใบพัดตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของลมในแนวราบ ซึ่งทำให้สามารถรับลมในแนวราบได้ทุกทิศทาง

ส่วนประกอบของระบบกังหันลมขนาดใหญ่สำหรับผลิตไฟฟ้า

ส่วนประกอบของระบบกังหันลมขนาดใหญ่สำหรับผลิตไฟฟ้า ส่วนประกอบสำคัญๆ ของระบบกังหันลมทั่วๆ ไปอาจแบ่งได้ดังนี้

1. ใบพัด เป็นตัวรับพลังลมและเปลี่ยนให้เป็นพลังงานกล ซึ่งยึดติดกับชุดแกนหมุนและส่งแรงจากแกนหมุนไปยังเพลาแกนหมุน
2. เพลาแกนหมุน ซึ่งรับแรงจากแกนหมุนใบพัด และส่งผ่านระบบกำลัง เพื่อหมุนและปั่นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
3. ห้องส่งกำลัง ซึ่งเป็นระบบปรับเปลี่ยนและควบคุมความเร็วในการหมุน ระหว่างเพลาแกนหมุนกับเพลาของเคริ่องกำเนิดไฟฟ้า
4. ห้องเครื่อง ซึ่งมีขนาดใหญ่และมีความสำคัญต่อกังหันลม ใช้บรรจุระบบต่างๆ ของกังหันลม เช่น ระบบเกียร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า เบรก และระบบควบคุม
5. เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า
6. ระบบควบคุมไฟฟ้า ซึ่งใช้ระบบคอมพิวเตอร์เป็นตัวควบคุมการทำงาน และจ่ายกระแสไฟฟ้าเข้าสู่ระบบ 7. ระบบเบรค เป็นระบบกลไกเพื่อใช้ควบคุมการหยุดหมุนของใบพัดและเพลาแกนหมุนของกังหัน เมื่อได้รับความเร็วลม เกินความสามารถของกังหัน ที่จะรับได้ และในระหว่างการซ่อมบำรุงรักษา
8. แกนคอหมุนรับทิศทางลม เป็นตัวควบคุมการหมุนห้องเครื่อง เพื่อให้ใบพัดรับทิศทางลมโดยระบบอิเลคทรอนิคส์ ที่เชื่อมต่อให้มีความสัมพันธ์ กับหางเสือรับทิศทางลมที่อยู่ด้านบนของเครื่อง
 9. เครื่องวัดความเร็วลมและทิศทางลม ซึ่งเชื่อมต่อสายสัญญาณเข้าสู่ระบบคอมพิวเตอร์ เพื่อเป็นตัวชี้ขนาดของความเร็วและทิศทางของลม เพื่อที่คอมพิวเตอร์จะได้ควบคุมกลไกอื่นๆ ได้ถูกต้อง
10. เสากังหันลม เป็นตัวแบกรับส่วนที่เป็นตัวเครื่องที่อยู่ข้างบน

หลักการทำงาน

เมื่อกังหันลมหมุนแกนของกังหันลม ที่ต่อมายังเจนเนอเรเตอร์ ก็จะผลิตไฟฟ้ากระแสตรง หรืออัลเทอร์เนเตอร์ผลิตไฟฟ้ากระแสสลับ ถ้าเป็นไฟฟ้ากระแสตรงก็จะเข้าประจุแบตเตอรี่ก่อนแล้วจึงจะผ่านเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแปลงให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับออกมาใช้งานกำลังไฟฟ้าที่ผลิตออกมามีค่าแปรผันตรงกับขนาดความเร็วลม ขนาดมีตั้งแต่เล็กจนถึง 1,250 kW

ความเชื่อมโยงกับการอนุรักษ์พลังงาน/สิ่งแวดล้อม

- เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
 - มีความสมดุลด้านพลังงานที่ดีเยี่ยม
 - เป็นแหล่งพลังงานที่น่าเชื่อถือและนำกลับมาใช้ใหม่ได้

ข้อดี-ข้อเสียของพลังงานลม

ข้อดีของพลังงานลม

- ค่าใช้จ่ายในการดำเนินการและค่าใช้จ่ายในด้านบำรุงรักษาต่ำมาก ดำเนินงานได้รวดเร็ว
 - เป็นพลังงานสะอาด ไม่ทิ้งกากและมลภาวะ มีระยะเวลาการให้พลังงาน 15-20 ชั่วโมงในหนึ่งวัน พลังงานลมยังเป็นพลังงานที่ไม่มีวันหมด ใช้ประโยชน์ได้อย่างต่อเนื่อง
 - ในโครงการใหญ่ๆ ที่ใช้กังหันลมขนาดกลางที่ได้รับการทดสอบประสิทธิภาพ จะมีศักยภาพในการปฏิบัติงาน 98% อย่างสม่ำเสมอโดยอาศัยลม


ข้อเสียของพลังงานลม

- ลมต้องมีตลอดเวลาหรือเกือบตลอดเวลา
- ใบพัดของกังหันลมขนาดใหญ่หมุนจะส่งเสียงรบกวนดังมาก และยังบดบังหรือทำลายทัศนียภาพ
- กำลังลมในประเทศไทยมีความแรงในระดับปานกลาง

ปัญหา อุปสรรค

โรงไฟฟ้าพลังงานลมมีปัญหาข้อจำกัดสำคัญหลายประการ คือ

- กระแสลมที่ระดับพื้นดินมีอัตราความเร็วต่ำลงมาก เนื่องจากมีสิ่งกีดขวางชะลอความเร็วลม
- พลังงานลมมีความไม่แน่นอน ทำให้ปริมาณการผลิตไฟฟ้าไม่สม่ำเสมอ
- การติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานลมจำนวนมาก จะทำให้ระบบผลิตไฟฟ้ามีประสิทธิภาพต่ำลง

แนวคิดในการแก้ไขอุปสรรคดังกล่าว

การนำพลังงานลมมาใช้ประโยชน์ให้คุ้มค่าเชิงพาณิชย์นั้น ควรจะเป็นสถานที่ซึ่งมีความเร็วลมไม่ต่ำกว่า 4.5 เมตร/วินาที และกระแสลมพัดสม่ำเสมออย่างต่อเนื่อง เพื่อให้ต้นทุนการผลิตไฟฟ้าต่ำกว่าหรือใกล้เคียงกับการผลิตไฟฟ้า

 การก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานลมบริเวณนอกชายฝั่งแม้จะมีต้นทุนสูงกว่าบนแผ่นดินใหญ่มากถึง 50% ซึ่งนอกจากแก้ไขปัญหาทัศนียภาพแล้ว ยังมีข้อดีเพิ่มเติมอีก คือ กระแสลมบนพื้นน้ำจะมีความเร็วสูงกว่าบนพื้นดิน เนื่องจากผิวน้ำมีความราบเรียบมากกว่าพื้นดิน

โรงไฟฟ้าพลังงานทดแทน แหลมพรหมเทพ จังหวัดภูเก็ต

เหตุผลในการเลือกสถานที่แห่งนี้ คือ

อยู่ติดกับทะเลได้รับอิทธิพลจากลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ และลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือ นับว่าเป็นตำแหน่งที่รับลมได้เกือบทั้งปี ได้รับความอนุเคราะห์อย่างดียิ่งจากส่วนราชการจังหวัดภูเก็ต ให้ใช้พื้นที่ตลอดมา

 ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2526-2535 กฟผ. ได้เริ่มติดตั้งกังหันลมขนาดเล็ก เพื่อทดสอบการใช้งาน ที่สถานีแห่งนี้ จำนวน 6 ชุด ซึ่งเป็นกันหันลมขนาด 10 กิโลวัตต์ และ 18.5 กิโลวัตต์ รวมกำลังผลิต 42 กิโลวัตต์พร้อมทั้งติดตั้งอุปกรณ์บันทึกข้อมูลคือ Digital Data Logger และ Strip Chart Recorder ไว้อย่างครบถ้วน สำหรับไฟฟ้าที่ผลิตได้ก็นำมาใช้ให้แสงสว่างในบริเวณสถานีทดลองฯ โดยใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าต่าง ๆ .

โรงไฟฟ้าลำตะคองชลภาวัฒนา

ระบบผลิตไฟฟ้ากังหันลมลำตะคอง เป็นหนึ่งในโครงการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียน ตามแผนพัฒนากำลังผลิตไฟฟ้าของประเทศไทย พ.ศ. 2547-2558 (PDP 2004) ซึ่ง กฟผ. ได้รับอนุมัติจากคณะรัฐมนตรี เมื่อวันที่ 30 ตุลาคม พ.ศ. 2550

กังหันลมผลิตไฟฟ้าที่ลำตะคอง อ.สีคิ้ว จ.นครราชสีมา

จากการเก็บสถิติความเร็วลมที่ระดับความสูง 45 เมตร ของ กฟผ. เพื่อตรวจวัดศักยภาพพลังงานลมสำหรับผลิตไฟฟ้าทั่วประเทศมาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2547 พบว่า ที่บริเวณอ่างพักน้ำตอนบนโรงไฟฟ้าลำตะคองชลภาวัฒนา ตำบลคลองไผ่ อำเภอสีคิ้ว จังหวัดนครราชสีมาแห่งนี้ มีศักยภาพพลังงานลมดีที่สุดแห่งหนึ่งของประเทศไทย มีลมพัดถึง 2 ช่วง คือช่วงฤดูลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือ (ระหว่างเดือนพฤศจิกายนถึงปลายเดือนมีนาคม) และลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ (ระหว่างเดือนพฤษภาคม ถึงกลางเดือนตุลาคม) มีความเร็วลมเฉลี่ยทั้งปีประมาณ 5-6 เมตรต่อวินาที ซึ่งสามารถนำมาผลิตไฟฟ้าได้ การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) จึงได้ดำเนินโครงการติดตั้งกังหันลม ขนาดกำลังผลิต 1,250 กิโลวัตต์์ จำนวน 2 ชุด รวมกำลังผลิต 2,500 กิโลวัตต์ ที่บริเวณอ่างพักน้ำตอนบนโรงไฟฟ้าลำตะคองชลภาวัฒนา ตำบลคลองไผ่ อำเภอสีคิ้ว จังหวัดนครราชสีมา ติดตั้งแล้วเสร็จพร้อมทั้งเชื่อมโยงเข้าสู่ระบบการจำหน่ายของการไฟฟ้าส่วนภูมิภาค (กฟภ.) ตั้งแต่วันที่ 1 เมษายน พ.ศ. 2552 เป็นต้นมา

รายละเอียดกังหันลมที่ลำตะคอง จ.นครราชสีมา

กังหันลมที่นำมาติดตั้งเป็นกังหันลมรุ่น D6-1250 ผลิตในประเทศจีน มีขนาดกำลังผลิต 1,250 กิโลวัตต์ เป็นกังหันลมชนิดแกนนอน ประกอบด้วย ใบกังหันลม 3 ใบ ใบกังหันลมทำด้วยวัสดุสังเคราะห์เสริมใยแก้ว เส้นผ่าศูนย์กลางการหมุนของใบกังหันลม 64 เมตร ความสูงของเสากังหันลม 68 เมตร การทำงานของกังหันลมจะเป็นแบบอัตโนมัติ เริ่มผลิตไฟฟ้าที่ความเร็วลม 2.8 เมตรต่อวินาที และสูงสุดที่ความเร็วลม 12.5 เมตรต่อวินาที และกังหันลมจะหยุดผลิตไฟฟ้าเมื่อความเร็วลม 23 เมตรต่อวินาที ส่วนความเร็วลมสูงสุดที่กังหันลมสามารถต้านทานได้อยู่ที่ 50.5 เมตรต่อวินาที กังหันลมรุ่นนี้มีความเร็วรอบสูงสุดของใบกังหันลม 22 รอบต่อนาที ความเร็วรอบของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 1,100 รอบต่อนาที มีแรงดันไฟฟ้า 690 โวลต์ 3 เฟส ส่วนการหมุนของกังหันลมจะใช้มอเตอร์ไฮโดรลิกส์ขับชุดเกียร์ ระบบเบรคจะมีทั้งแบบเบรคด้วยอากาศพลศาสตร์ คือ เบรคแบบปรับมุมใบกังหันลม และเบรคโดยใช้จานเบรค

ส่วนประกอบของกังหันลมรุ่น.. D6-1250

                                  

                 ภาพจำลองแสดงอุปกรณ์ภายในตัวกังหัน                   กังหันลมขนาด 1,250 กิโลวัตต์

โครงการนี้ กฟผ.ได้ใช้งบดำเนินการประมาณ 145 ล้านบาท เป็นกังหันลมที่ใหญ่ที่สุดของ กฟผ. 

สามารถผลิตไฟฟ้าได้ประมาณปีละ 4.60 ล้านหน่วย  ทดแทนการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงได้ 1.1 ล้านลิตรต่อปี  ลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เป็นสาเหตุภาวะโลกร้อนได้ถึง 2,300 ตันต่อปี

โรงไฟฟ้ากังหันลมแห่งนี้ นอกจากจะตอบสนองนโยบายภาครัฐ โดยนำพลังงานหมุนเวียนที่มีอยู่ในประเทศมาใช้ให้เกิดประโยชน์สูงสุดในการผลิตไฟฟ้าสู่ประชาชนในพื้นที่แล้ว ยังจะเป็นศูนย์กลางการเรียนรู้ด้านการพัฒนาพลังงานลมสำหรับผลิตไฟฟ้าให้กับ นักเรียน นิสิต นักศึกษา และประชาชนทั่วไป รวมทั้งความโดดเด่นของกังหันลมจะดึงดูดนักท่องเที่ยวมาเยือนพื้นที่นี้ และช่วยสร้างรายได้ให้ชาวบ้านในพื้นที่ต่อไป